Download - Compuertas y Vertederos
![Page 1: Compuertas y Vertederos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050701/55721152497959fc0b8ec576/html5/thumbnails/1.jpg)
UNIVERSIDAD CESAR VALLEJO
FACULTAD DE INGENIERIA
E.P. INGENIERIA CIVIL
INGENIERIA HIDRAULICA II
![Page 2: Compuertas y Vertederos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050701/55721152497959fc0b8ec576/html5/thumbnails/2.jpg)
8va SEMANA
E.P. DE INGENIERIA CIVILUNIVERSIDAD CESAR VALLEJO
8va SEMANACOMPUERTAS Y
VERTEDEROS
IngIng°°Carlos A. Altamirano A.Carlos A. Altamirano [email protected]@gmail.com
![Page 3: Compuertas y Vertederos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050701/55721152497959fc0b8ec576/html5/thumbnails/3.jpg)
AFORO EN CURSOS DE AGUA CON SUPERFICIE LIBRE
COMPUERTAS YY
VERTEDEROS
![Page 4: Compuertas y Vertederos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050701/55721152497959fc0b8ec576/html5/thumbnails/4.jpg)
Son estructuras de control hidráulico. Sufunción es la de presentar un obstáculo allibre flujo del agua, con el consiguienterepresamiento aguas arriba de laestructura, y el aumento de la velocidadaguas abajo.
COMPUERTAS Y VERTEDEROS
aguas abajo.
![Page 5: Compuertas y Vertederos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050701/55721152497959fc0b8ec576/html5/thumbnails/5.jpg)
COMPUERTASCOMPUERTA TIPO SEGMENTO
• Las compuertas de segmento sonmuy utilizadas en la cresta delos vertederos de las presas.Antiguamente se movían jaladaspor cadenas, mediantedispositivos instalados en lospilares del vertedero.Actualmente son accionadasmediante pistones hidráulicos omediante pistones hidráulicos opneumáticos.
• Algunas compuertas de este tipodisponen, en la parte superior,de una parte abatiente. Estopermite descargar caudalespequeños, liberar el embalse demateriales fluctuantes y llenar lacuenca de disipación delvertedero para mejorar sufuncionamiento en las fasesiniciales de grandes descargas.
![Page 6: Compuertas y Vertederos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050701/55721152497959fc0b8ec576/html5/thumbnails/6.jpg)
COMPUERTAS
COMPUERTA HIDRÁULICA
• Una compuerta hidráulicaes un dispositivohidráulico - mecánicodestinado a regular eldestinado a regular elpasaje de agua u otrofluido en una tubería, enun canal, presas, esclusas,obras de derivación u otraestructura hidráulica.
![Page 7: Compuertas y Vertederos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050701/55721152497959fc0b8ec576/html5/thumbnails/7.jpg)
COMPUERTAS
COMPUERTA TIPO ANILLO
• Las compuertastipo anillo sonutilizadas en lacresta de loscresta de losvertederos tipo"tulipa", en laspresas que estánequipadas coneste tipo devertedero.
![Page 8: Compuertas y Vertederos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050701/55721152497959fc0b8ec576/html5/thumbnails/8.jpg)
COMPUERTAS
COMPUERTA TIPO BASCULANTE
• Compuertabasculante oclapeta puede serutilizada tanto enclapeta puede serutilizada tanto enla cima delvertedero de unapresa comoinstalado en elfondo de un río ocanal
![Page 9: Compuertas y Vertederos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050701/55721152497959fc0b8ec576/html5/thumbnails/9.jpg)
COMPUERTAS
COMPUERTA TIPO CILINDRO
• Las compuertascilíndricas se utilizanpara descargas enpresión permitiendo lapresión permitiendo lacolocación de la secciónde toma a cualquierprofundidad, en unembalse. En el mismopozo se pueden disponertomas de agua adiversas alturas. Seacopla fácilmente a unatubería de salida.
![Page 10: Compuertas y Vertederos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050701/55721152497959fc0b8ec576/html5/thumbnails/10.jpg)
COMPUERTAS
COMPUERTA TIPO ESCLUSA
• Las compuertas tipoesclusa tienen lasbisagras verticales, sonaccionadas por mediosmecánicos, o por pistonesaccionadas por mediosmecánicos, o por pistoneshidráulicos. La compuertase abre para permitir elpasaje del buque. Solopuede ser abierta cuandolos niveles de agua fueray dentro de la esclusa seencuentran con pocoscentímetros de diferencia.
![Page 11: Compuertas y Vertederos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050701/55721152497959fc0b8ec576/html5/thumbnails/11.jpg)
COMPUERTAS
COMPUERTA TIPO
LAGARTO• Las compuertas tipo
"lagarto" son"lagarto" sonutilizadas para abriro cerrar tomas enpresión paradescargas de fondo opara centraleshidroeléctricas.
![Page 12: Compuertas y Vertederos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050701/55721152497959fc0b8ec576/html5/thumbnails/12.jpg)
COMPUERTASCOMPUERTA TIPO
TAMBOR• La compuerta tipo tambor es
un tipo de compuerta hidráulica utilizada en vertederos de presas. Es operada utilizando el desnivel de agua creado por estas y no de agua creado por estas y no requiere de equipo mecánico para su operación.
• La necesidad de contar con una cámara donde se abate la compuerta hace que el vertedero no pueda tener la forma óptima, lo que incrementa el volumen de hormigón del mismo.
![Page 13: Compuertas y Vertederos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050701/55721152497959fc0b8ec576/html5/thumbnails/13.jpg)
COMPUERTASCOMPUERTA TIPO TEJADO
• La compuerta tipo tejado es un tipo de compuerta hidráulica utilizado en vertederos de presas. Es operada utilizando el desnivel de agua creado por estas y no operada utilizando el desnivel de agua creado por estas y no requiere de equipo mecánico para su operación.
• La necesidad de contar con una cámara donde se abate la compuerta hace que el vertedero no pueda tener la forma óptima, lo que incrementa el volumen de hormigón del mismo.
![Page 14: Compuertas y Vertederos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050701/55721152497959fc0b8ec576/html5/thumbnails/14.jpg)
Los vertederosestablecen un controlen la sección de suubicación, originandouna relación definidaentre descarga Q y
VERTEDEROS
entre descarga Q yprofundidad en laproximidad delinstrumento. Losvertederos se empleanprincipalmente en elaforo de caudales
![Page 15: Compuertas y Vertederos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050701/55721152497959fc0b8ec576/html5/thumbnails/15.jpg)
CLASIFICACION
1. Por la Forma pueden ser:a. Simples : rectangulares, triangulares,
circulares, etcb. Compuestos: trapeciales, secciones
combinadas
2. Por el espesor de la pareda. De pared delgada b. De pared gruesa
![Page 16: Compuertas y Vertederos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050701/55721152497959fc0b8ec576/html5/thumbnails/16.jpg)
Lados
cresta
talud
cresta
VERTEDERO RECTANGULAR VERTEDERO CIPOLLETTI VERTEDERO TRIANGULAR
VERTEDEROS CON DOS CONTRACCIONES
FLUJO Zona de medición
VERTEDEROS DE CRESTA DELGADA
SECCION A-A
FLUJO
napa
Perfilde acero
Zona de medición
![Page 17: Compuertas y Vertederos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050701/55721152497959fc0b8ec576/html5/thumbnails/17.jpg)
VERTEDEROS EN PARED DELGADA
SIN VENTILACIONVENTILACION INSUFICIENTEDEPRESION BAJO LA LAMINA
![Page 18: Compuertas y Vertederos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050701/55721152497959fc0b8ec576/html5/thumbnails/18.jpg)
VERTEDEROS EN PARED DELGADA
NOTESE LAS DIFERENTES ELEVACIONES DEL AGUA BAJO LA LAMINA Y LAS DISTINTAS FORMAS DE ESTA
VENTILACION SUFICIENTE PRESIONES EQUILIBRADAS
SOBREPRESION BAJO LA LAMINA
![Page 19: Compuertas y Vertederos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050701/55721152497959fc0b8ec576/html5/thumbnails/19.jpg)
Zona de medición
napa
Respiradero de aire
Sección A-A
Tubos respiraderos
![Page 20: Compuertas y Vertederos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050701/55721152497959fc0b8ec576/html5/thumbnails/20.jpg)
CLASIFICACION1. Por la Forma de la caida:
a. Vertederos no sumergidos o libres
b. Vertederos ahogados o sumergidos
![Page 21: Compuertas y Vertederos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050701/55721152497959fc0b8ec576/html5/thumbnails/21.jpg)
COFICIENTES DE CONTRACCION Cc, VELOCIDAD Cv, y DESCARGA Cq
1. Coeficiente de Contracción (Cc)Es la relación entre el área de la sección recta contraída deuna corriente (chorro) y la velocidad media ideal que tendríasin rozamiento
2. Coeficiente de Velocidad (Cv)Es la relación entre la velocidad media real en la sección
recta de la corriente (Chorro) y la velocidad media ideal
ORIFICIO
CHORROC A
AC =
recta de la corriente (Chorro) y la velocidad media ideal
3. Coeficiente de Descarga (Cq)Es la relación entre el caudal real que pasa a través del aparato
y el caudal ideal
gH
V
IdealMediaVelocidad
alMediaVelocidadC R
V 2
Re==
hHA
Q
IdealCaudal
alCaudalC R
q 2
Re== VCq CCC =
![Page 22: Compuertas y Vertederos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050701/55721152497959fc0b8ec576/html5/thumbnails/22.jpg)
VERTEDEROS RECTANGULARES
H = Carga sobre el vertedero
B = Longitud de cresta
ghVC 2=p=w
H H H
VERTEDERO SIN CONTRACCION
VERTEDERO CON UNA CONTRACCION
VERTEDERO CON DOS CONTRACCIONES
b = B b b
C
BBB
![Page 23: Compuertas y Vertederos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050701/55721152497959fc0b8ec576/html5/thumbnails/23.jpg)
VERTEDEROS RECTANGULARES
dhbVdAVdQ CC ==
dh h
b = B
hC VV =
p=w
dhbVCdAVCQ hqhq ∫∫ ==
hC VV =
−+= )2/3
202/3
20 )
2()
2(2
32
g
V
g
VHgbCQ q
![Page 24: Compuertas y Vertederos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050701/55721152497959fc0b8ec576/html5/thumbnails/24.jpg)
VERTEDEROS RECTANGULARES
a. FORMULA DE FRANCIS
• n = 0 para un vertedero sin contracción
• n = 1 para un vertedero con contracción en un extremo
−+−= 2/3
202/3
20 )
2()
2()
10(84.1
g
V
g
VH
nHbQ
• n = 1 para un vertedero con contracción en un extremo
• n = 2 para un vertedero con contracción total
b. FORMULA DE BAZIN
2/32)(55.01)0133.0
794.1( bHWH
H
HQ
+++=
![Page 25: Compuertas y Vertederos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050701/55721152497959fc0b8ec576/html5/thumbnails/25.jpg)
VERTEDEROS RECTANGULARESValores de Cq para vertederos rectangulares
(De Georgia Institute of Technology)
= Cq
![Page 26: Compuertas y Vertederos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050701/55721152497959fc0b8ec576/html5/thumbnails/26.jpg)
VERTEDEROS TRIANGULARES
H
hH
b
xtriángulosdesemejanzaPor
−=
2tan2
Θ= Hb
hH
θ
b
xdA = x dh
)2
(22
g
VhgVh +=dAVdQ h=
dyxVCQ hd ∫=2
tan2158 2/5 Θ= HgCQ q
![Page 27: Compuertas y Vertederos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050701/55721152497959fc0b8ec576/html5/thumbnails/27.jpg)
VERTEDEROS TRIANGULARES
= Cq
Coeficiente de descarga C d
![Page 28: Compuertas y Vertederos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050701/55721152497959fc0b8ec576/html5/thumbnails/28.jpg)
VERTEDERO CIPOLLETTICipolletti procuró determinar un vertedor trapezoidal que
compensase el decrecimiento del caudal debido a lascontracciones
H
aTan ==
41α
b
a
ααααH Estandar
2/52
2/31 tan2
158
232
HgCbHgCQ dd α+=
)tan54
(232 αHbgHHCQ q +=
Suponiendo que Cd1 = Cd2 se tiene:
![Page 29: Compuertas y Vertederos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050701/55721152497959fc0b8ec576/html5/thumbnails/29.jpg)
Flujo fluyendo sobre un vertedero CipollettiFlujo fluyendo sobre un vertedero Cipolletti
crestaW
DETALLE DE UN VERTEDERO CIPOLLETTI
Flujo Perfil de acero
Sección A-A
Zona de medición
napa
VERTEDERO CIPOLLETTI
![Page 30: Compuertas y Vertederos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050701/55721152497959fc0b8ec576/html5/thumbnails/30.jpg)
VERTEDERO CIPOLLETTIDescarga en un vertedero Cipolletti estandar en m3/seg/m
![Page 31: Compuertas y Vertederos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050701/55721152497959fc0b8ec576/html5/thumbnails/31.jpg)
VERTEDERO CIRCULAR
Un vertedero circular tiene bastante contracción, y es mejo rubicarlo en un canal no rectangular.
5.25.22154
dCdgCQ ieq Φ== ω
![Page 32: Compuertas y Vertederos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050701/55721152497959fc0b8ec576/html5/thumbnails/32.jpg)
Características geométricasUn canal es una estructura de conducción donde el
flujo fluye con una superficie libre
)21cos(20d
yar −=θ
=a =a
2
θθd −=
T
yθ
do
)(80 θθ sen
dA −=
θ20d
P = )2
(0
θsendT =
Radio Hidráulico P
AR = Profundidad Hidráulica
T
AD =
vertedero circular
![Page 33: Compuertas y Vertederos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050701/55721152497959fc0b8ec576/html5/thumbnails/33.jpg)
VERTEDERO CIRCULARCoeficiente de descarga Ce para vertederos circulares de
cresta delgada
![Page 34: Compuertas y Vertederos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050701/55721152497959fc0b8ec576/html5/thumbnails/34.jpg)
VERTEDERO CIRCULARValores de ωωωω y ΦΦΦΦ
![Page 35: Compuertas y Vertederos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050701/55721152497959fc0b8ec576/html5/thumbnails/35.jpg)
VERTEDERO CIRCULARValores de ωωωω y ΦΦΦΦ
![Page 36: Compuertas y Vertederos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050701/55721152497959fc0b8ec576/html5/thumbnails/36.jpg)
VERTEDERO CIRCULARValores de ωωωω y ΦΦΦΦ
![Page 37: Compuertas y Vertederos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050701/55721152497959fc0b8ec576/html5/thumbnails/37.jpg)
VERTEDERO SUTRO
![Page 38: Compuertas y Vertederos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050701/55721152497959fc0b8ec576/html5/thumbnails/38.jpg)
VERTEDERO SUTROEn general la descarga a través de cualquier tipo de vertedero puede ser expresado como Q = h n.
Un vertedero con n = 1 es llamado un vertedero proporcional.
En el vertedero Sutro el caudal es proporcional a la carga h
)2
1( 1
a
zTanbx
I−−=
π
)3
(2 1
ahgabCQ q −=
es proporcional a la carga h sobre la cresta del vertedero. La ecuación del vertedero es:
Y el caudal se calcula de :
![Page 39: Compuertas y Vertederos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050701/55721152497959fc0b8ec576/html5/thumbnails/39.jpg)
VERTEDERO SUTROCUADRO Coeficiente de descarga C q para un vertedero Sutro
![Page 40: Compuertas y Vertederos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050701/55721152497959fc0b8ec576/html5/thumbnails/40.jpg)
VERTEDEROS DE PARED GRUESASon aquellos vertederos cuyo umbral es plano y horizontal, y de
un espesor mayor que tres veces la carga H del líquido. El límite máximo de su longitud puede estimarse en 15 H aproximadamente, arriba de este valor las características del escurrimiento son similares a las que se producen en un canal con movimiento cercano al crítico
hc = Profundidad crítica
H = hc + hc /2 Sección rectangular
H hc
a > 3Ha > 3H
hCH
Nivel de energía
Nivel de referencia
![Page 41: Compuertas y Vertederos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050701/55721152497959fc0b8ec576/html5/thumbnails/41.jpg)
VERTEDEROS DE PARED GRUESA
)(2 ccd hHghbCQ −=
La fórmula para vertederos de pared gruesa esta dad o por:
Tomado en cuenta las consideraciones de flujo críti co en
Hhc
Hhc 32=
HgHbQ31
232=
Tomado en cuenta las consideraciones de flujo críti co en una sección rectangular se tiene que:
Por lo que la fórmula en función de la carga H es d e :
![Page 42: Compuertas y Vertederos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050701/55721152497959fc0b8ec576/html5/thumbnails/42.jpg)
VERTEDEROS SUMERGIDOSCuando el nivel de aguas abajo está por encima de la cresta del
vertedero, éste se denomina sumergido.Este tipo de vertederos presentan inestabilidades. En ciertos
casos si el agua tiene alta velocidad se producen ondasestacionarias
Ondas estacionarias en un vertedero sumergido
![Page 43: Compuertas y Vertederos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050701/55721152497959fc0b8ec576/html5/thumbnails/43.jpg)
VERTEDEROS SUMERGIDOSFORMULA DE FTELEY Y STEARNS
2
2
1
22
1 2222
32
hg
Vh
g
VhhgbCQ d −+
++=
cuandoCd 63.0= 1.0
2
2
1
2 =+
g
Vh
h
2g
cuandoCd 582.0=5.0
2
2
1
2 =+
g
Vh
h
cuandoCd 63.0= 0.1
2
2
1
2 =+
g
Vh
h
![Page 44: Compuertas y Vertederos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050701/55721152497959fc0b8ec576/html5/thumbnails/44.jpg)
VERTEDEROS SUMERGIDOSFORMULA DE KOZENY
−+= 28.0
2
1
2
1
1
2
1
25.111
)()23
1(23
232
h
hhgbQ
µµ
µµ
µµ
µ 2211
223 hµµµ
66.01
=µ 586.02
=µ
![Page 45: Compuertas y Vertederos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050701/55721152497959fc0b8ec576/html5/thumbnails/45.jpg)
GRACIASHAY DOS COSAS QUE ELHOMBRE NO PUEDEOCULTAR, QUE ESTA
ING CARLOS ALTAMIRANO
OCULTAR, QUE ESTABORRACHO Y QUE ESTAENAMORADO.
ANTIFANES