COMPUERTAS Y VERTEDEROS.pdf
- 1. “AÑO DE LA UNIDAD, LA PAZ Y EL DESARROLLO” CURSO : Estructuras Hidráulicas DOCENTE : William Paolo Taboada Trujillo INTEGRANTES: - Alfaro Salinas, Florencio - - - - VERTEDEROS Y COMPUERTAS
- 2. INDICE INTRODUCCION………………………………..... 3 COMPUERTAS TEORIA Y APLICACIONES……………………4 TIPOS DE COMPUERTAS…………………….9 DISEÑO (ECUACIONES)……………………..15 VERTEDEROS TEORIA Y CLASIFICACION………………….20 ESTUDIOS, MEDICIONES Y PARTES……...33 FUNCION DE VERTEDERO EN PRESAS…38 FUNCION DE VERTEDERO EN CANAL…...44 CONCLUSIONES…………………………………48 RECOMENDACIONES…………………………..49 2
- 3. Los vertederos y compuertas son estructuras de control hidráulico, cuya función es de presentar obstáculos al libre flujo del agua, para conseguir el represamiento aguas arriba de la estructura, y el aumento de la velocidad aguas abajo. Las compuertas por su parte sirven para controlar la descarga, mediante un orificio que se forma entre el borde inferior de la compuerta. 3 INTRODUCCIÓN
- 4. COMPUERTAS ESCLUSAS EN CANALES PORTILLO DE PRESAS EN LOS RIOS 4
- 5. • La compuerta debe ubicarse en canales de sección uniforme y alineamiento recto aguas arriba • El plano del vertedero debe ser normal al flujo y la compuerta vertical plana, etc. • Cremallera con rueda sencilla o varias • Cremallera con accionamiento de • Engranaje y tornillo sin fin. • Torno de husillo horizontal. • Control de flujos de aguas. • Control de inundaciones. • Proyectos de irrigación. • Crear reservas de agua, etc. 5 CRITERIOS DE UBICACIÓN ACCIONAMIENTO APLICACIONES
- 6. COMPUERTA BASCULANTE También conocido como clapeta o chapaleta, puede ser utilizada tanto en la cima de un vertedero de una presa como en el fondo de un rio o canal COMPUERTA TIPO BASCULANTE TIPOS DE COMPUERTAS IMPORTANTES 6
- 7. COMPUERTA TIPO CILINDRO 7 Se utilizan para descargas en presión permitiendo la colocación de la sección de toma a cualquier profundidad, en un embalse.
- 8. Permiten el paso de embarcaciones que deben atravesar una diferencia de niveles pronunciados. COMPUERTA TIPO EXCLUSA 8
- 9. TIPOS DE COMPUERTAS A) SEGÚN LAS CONDICIONES DE FLUJO AGUAS ABAJO B) SEGÚN EL TIPO DE OPERACIÓN O FUNCIONAMIENTO C) DE ACUERDO A LAS CARACTERISTICAS GEOMÉTICAS D) SEGÚN SU MECANISMO DE IZAJE • COMPUERTA CON DESCARGA LIBRE • COMPUERTA CON DESCARGA SUMERGIDA O AHOGADA • COMPUERTAS PRINCIPALES • COMPUERTAS DE EMERGENCIA • COMPUERTAS PLANAS • COMPUERTAS CURVAS O ALABEADAS • COMPUERTAS DESLIZANTES • COMPUERTAS RODANTES 9
- 10. A) SEGÚN LAS CONDICIONES DE FLUJO AGUAS ABAJO COMPUERTA CON DESCARGA LIBRE SE DA CUANDO EL NIVEL DEL AGUA DE DESCARGA SE ENCUENTRA POR DEBAJO DE LA COMPUERTA SIN SOBREPASARLA COMPUERTA CON DESCARGA SUMERGIDA SE DA CUANDO EL NIVEL DEL AGUA DE DESCARGA SE ENCUENTRA POR SOBRE LA COMPUERTA, OCASIONANDO AHOGAMIENTO DE LA MISMA. 10
- 11. B) SEGÚN EL TIPO DE OPERACIÓN O FUNCIONAMIENTO COMPUERTAS PRINCIPALES TAMBIEN LLAMADA DE REGULACION CUANDO CONTROLAN CAUDALES EN UN CANAL ABIERTO O SOBRE UNA ESTRUCTURA DE PRESA. COMPUERTAS DE EMERGENCIAS SE ULITIZAN EN LOS EVENTOS DE REPARACION, INSPECCION Y MANTENIMIENTO DE LAS COMPUERTAS PRINCIPALES 1
- 12. COMPUERTAS CURVAS C) DE ACUERDO A LAS CARACTERISTICAS GEOMÉTICAS COMPUERTAS PLANAS Generalmente son empleadas para controlar el recurso hídrico en canales. 12
- 13. COMPUERTAS RODANTES D) SEGÚN SU MECANISMO DE IZAJE COMPUERTAS DESLIZANTES 13 EL ELEMENTO DE CIERRE SE MUEVE SOBRE SUPERFICIES DESLIZANTES (GUIAS O RIELES) QUE SIRVEN DE APOYO Y SELLO EL ELEMENTO DE CIERRE SE MUEVE SOBRE UN TREN DE RUEDAS, RODILLOS O DE ENGRANAJES HASTA LA POSICION DE ESTANCIA
- 14. 14
- 15. 15 ECUACIONES PARA EL CÁLCULO DEL CAUDAL
- 16. 16
- 17. 17
- 18. 18
- 19. 19
- 20. 23 PLANOS
- 21. 24 PLANOS
- 22. 25 PLANOS
- 23. ALGUNOS TESIS Titulo: Modelación matemática y física de un vertedero modificado Autores: Liscia, Sergio Oscar | Angulo, Mauricio Abel Conclusión: La validación de la modelación matemática permitió estudiar numerosas modificaciones a la obra y su optimización sin necesidad de repetir en modelo físico cada modificación. Esto ahorró tiempo y recursos materiales y humanos. Dicha experiencia permitirá a los ingenieros hidráulicos ganar confianza en el uso de la modelación CFD. Titulo: Diseño de un vertedero para la determinación del régimen de flujo en las aguas residuales del Camal Frigorífico Riobamba. Autores: Montesdeoca Cabrera, Adriana Natali Conclusión: El estudio indicando que el diseño del vertedero está acorde al régimen de flujo, caudales máximos de descarga. Las recomendaciones al administrador del Camal se enfocan en la aplicación adecuada de las técnicas de medición de caudales según la estructura en que se conducen los flujos y la selección del tipo de vertedero de acuerdo caudal máximo que se maneje.
- 24. • EL VERTEDERO HIDRÁULICO O ALIVIADERO ES UNA ESTRUCTURA HIDRAULICA DESTINADA A PROPICIAR EL PASE, LIBRE O CONTROLADO, DEL AGUA EN LOS ESCURRIMIENTOS SUPERFICIALES. • Y EN SU USO FRONTAL ES TAMBIÉN ELABORADO PARA LA MEDICIÓN DE CAUDALES. CONOCIENDO LAS CARACTERÍSTICAS DEL VERTEDERO O DEL ORIFICIO QUE SE ENGLOBAN EN EL FACTOR (DETERMINADO EXPERIMENTALMENTE), LA SECCIÓN DE LA LÁMINA DE AGUA QUE PASA POR ELLOS Y LA VELOCIDAD TEÓRICA DE CAÍDA LIBRE VERTEDEROS 20
- 25. POR SU LOCALIZACIÓN EN RELACIÓN A LA ESTRUCTURA PRINCIPAL: VERTEDEROS FRONTALES 21 CLASIFICACIÓN SEGÚN CADA TIPO QUE EXISTA
- 26. VERTEDEROS LATERALES ESTAS ESTRUCTURAS CONSISTEN EN ESCOTADURAS QUE SE HACEN EN LA PARED O TALUD DEL CANAL PARA CONTROLAR EL CAUDAL, EVITÁNDOSE POSIBLES DESBORDES QUE PODRÍAN CAUSAR SERIOS DAÑOS, POR LO TANTO, SU UBICACIÓN SE RECOMIENDA EN TODOS AQUELLOS LUGARES DONDE EXISTA ESTE PELIGRO. • 22
- 27. Este tipo de vertedero se sitúa fuera de la presa y la descarga puede estar fuera del cauce aguas abajo 26 VERTEDERO TULIPA
- 28. • VERTEDEROS FRONTALES - VERTEDEROS LATERALES - VERTEDEROS TULIPA 27 POR SU LOCALIZACIÓN
- 29. VERTEDEROS LIBRES, SIN CONTROL. VERTEDEROS CONTROLADOS POR COMPUERTAS. 28 PARA EL CONTROL DEL CAUDAL
- 30. VERTEDERO DE PARED DELGADA 29 VERTEDERO DE PARED GRUESA POR SU ESPESOR
- 32. FUNCIONAMIENTO EN RELACIÓN AL NIVEL AGUAS ABAJO 31
- 33. DESDE EL PUNTO DE VISTA DE SU FUNCIÓN PRINCIPAL Sirven como instrumento para medir el caudal, ya sea en forma permanente, en cuyo caso se asocia con una medición y registro de nivel permanente, o en una instalación provisional, para aforar fuentes, o manantiales; 32
- 34. ESTUDIOS Y MEDICIONES LAS MEDICIONES Y DATOS REQUERIDOS PARA EL DISEÑO DE VERTEDEROS DEPENDEN DE VARIOS FACTORES. • Condiciones topográficas • Datos climatológicos • Datos hidrológicos • Datos de calidad del agua • Capacidad de control de avenidas • Datos hidráulicos • Datos estructurales 33
- 35. • Mediciones de escorrentía, descargas diarias. • Estudio de crecidas • Nivel del agua subterránea. • Mapas de las cuencas de inundación. • Curvas del tirante de agua. • Estudios de remansos. DATOS HIDROLÓGICOS MÁS REQUERIDOS 34
- 36. CRESTA (L): Es el borde horizontal, transversal al canal, también se le conoce como umbral (m); es por la cresta que rebase el agua. CONTRACCIONES: Son los bordes o las caras verticales que ajustan a la cresta. PARTES QUE CONFORMAN UN VERTEDERO 35
- 37. 36 CARGA (H): Es la altura alcanzada por el agua a partir de la cresta del vertedero debido a la depresión de la lamina vertiente junto al vertedero. ANCHO (B): Ancho del canal de acceso al vertedero . PARTES QUE CONFORMAN UN VERTEDERO
- 38. IMPORTANCIA 37
- 39. Ventajas • Es un sistema de medición de gran aceptación. • Hay numerosos tipos de vertederos disponibles. • Resultan prácticamente inmunes a perturbaciones corriente arriba. Desventajas • No son adecuados para fluidos que arrastren grandes cantidades de sedimentos. • Requieren prácticas de ingeniería civil extensivas. Aplicaciones de los vertederos • Los vertederos son utilizados en la medición del caudal de pequeños cursos de agua y conductos libres, así como en el control del flujo en galerías y canales. 38
- 40. En una presa se denomina vertedero a la parte de la estructura que permite la evacuación de aguas, ya sea en forma habitual o para controlar el nivel del reservorio de agua. 39 VERTEDERO DENTRO DE UNA PRESA
- 41. 1. Garantizar la seguridad de la estructura hidráulica. 2. Garantizar un nivel con poca variación en un canal de riego, aguas arriba 3. Constituirse en una parte de una sección de aforo del río o arroyo 4. Disipar la energía para que la devolución al cauce natural no produzca daños. 40 FUNCIONES DEL VERTEDERO COMO ELEMENTO DE PRESA
- 42. Presa «Coyllorcocha» en la Laguna Coyllorcocha (Junin-Huancayo) Presa «Palito redondo» en el Rio Santa (La Libertad-Viru) Presa «Poechos» en el Rio Chira (Piura- Sullana) Presa de la central Hidroeléctrica Chaglla (Huánuco) 41 PRESAS CON VERTEDERO EN PERÚ
- 43. DISEÑO DEL VERTEDERO CONSIDERACIONES Apropiada selección del tipo de vertedero. En los vertederos en pared delgada la cresta debe ser aguda, recta y horizontal. La carga debe medirse cuidadosamente, fuera del agua en movimiento. La correcta selección de formulas. 42
- 44. FORMULA GENERAL Q= Gasto de Diseño (m3/s) C= Coeficiente del vertedor, descarga directa C=1.84 y tipo cimacio C=2.0 L= Longitud de la cresta (m) H= Carga de diseño (m) V. TRIANGULARES TRAPECIALES c1 = c2 = 0,6 43
- 46. FUNCION DEL VERTEDERO DENTRO DE UN CANAL Y DISEÑO un vertedero consiste normalmente en una pared transversal a un canal que contiene una sección de medición. esta pared mantiene el nivel de agua corriente arriba. el caudal o volumen de descarga se obtiene midiendo la altura de descarga antes del vertedero. 45
- 47. PLANO
- 48. PLANO
- 49. PLANO
- 50. EJERCICIOS
- 55. ALGUNOS TESIS Título: Protocolo de operación hidráulica con compuertas en alcantarillados Autores: Córdoba Romero, Henry Alberto Conclusión: Finalmente se consolida un protocolo de operación con compuertas dando solución con respecto a los efectos generados a nivel local y global. En algunos casos la operación generaría un almacenamiento en la tubería, pero en un corto tiempo se lograría un buen lavado de sedimentos, creando también condiciones aguas arriba de la compuerta que generé niveles que no sean más altos que la mitad del manhole. Titulo: Control de Niveles de Agua en Canales de Riego Autor: Julia V. Martorana, Víctor H. Cortínez Conclusión: Para su resolución, se propone un enfoque de control óptimo basado en la combinación de un simulador de las ecuaciones de Saint Venant con un método de optimización denominado “Método de Recocido Simulado”.
- 56. • En los vertederos rectangulares, triangulares y trapezoidales, tiene como objetivo calcular el caudal de un canal empleando un vertedero con sección conocida. . • Es importante analizar de manera muy objetiva los datos hidrológicos antes de hacer un diseño de un vertedero, ya que de ésta manera se asegurará una obra que sea útil y duradera. • Se puede determinar la importancia y las aplicaciones que tienen las diferentes compuertas. • Las compuertas son utilizadas mayormente en estructuras de gran tamaño. • En todo conducto hidráulico es importante conocer el gasto que está circulando en un determinado instante o a lo largo de un determinado tiempo, por lo que resulta necesario instalar una estructura hidráulica de aforo. 49 CONCLUCIONES
- 57. RECOMENDACIONES • Se debe priorizar los trabajos en campo para los alumnos; no solo hacer talleres en el laboratorio, por ejemplo, para unas clases de vertederos se debe hacer trabajos de campo en un canal natural. • Es importante determinar el uso para los diferentes tipos de compuerta y aprovechar su función. • Es necesario el mantenimiento y supervisión constante de estas. • Antes de tomar lecturas de carga y1, en las compuertas se debe esperar a que se estabilice el flujo de agua en el canal, para obtener medidas precisas. 50