LABORTORIO SOBRE UNA FUERZA EN UNA COMPUERTA

UNIVERSIDAD RICARDO PALMA

Facultad de Ingeniería

Escuela Académico Profesional de Ingeniería Civil

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LABORATORIO N° 08

 Curso:                                 Mecánica de Fluidos

Tema:         Fuerza sobre una compuerta

Profesor:                          Ing. Sánchez Verástegui, William M.

Alumna:                           Chihuan Montero, Katherine Raquel

Sub-Grupo:                         SS10

Fecha de inicio:                22/06/2017

Fecha de entrega:                 30/06/2017

                SURCO – LIMA

ÍNDICE

• Introducción………………………………………………Página 3

• Objetivos.……………………………………….................Página 3

• Marco Teórico…………………………………………….Página 4

• Material utilizado………………………………………..Página 7

• Procedimiento utilizado.….…………......…………...Página 8

• Datos tomados………….....……………..……………….Página 9

• Cálculos………… …………...……………..…....................Página 10

• Resultados……….……….……………..………………….Página 14

• Conclusiones y Recomendaciones…….…………..Página 15

• Preguntas adicionales…………………………………..Página 16

• Bibliografía…………………………………………………..Página 18

INTRODUCCIÓN

Una Compuerta es una placa móvil, plana o curva, que, al levantarse, forma un orificio entre su borde inferior y la estructura hidráulica (presa, canal, etc.) sobre la cual se instala, y se utiliza en la mayoría de los casos para la regulación de caudales, y como emergencia y cierre para mantenimiento en los otros.

Las fuerzas horizontales causadas por la presión sobre superficies que encierran al fluido, aumentan linealmente con la profundidad, de modo que se tienen fuerzas distribuidas no uniformes actuando sobre ellas. Las compuertas son equipos mecánicos para el control de flujo de agua y mantenimiento en los diferentes proyectos de ingeniería, tales como presas, canales y proyectos de irrigación. Existen diferentes tipos con una variada clasificación según su forma, función y movimiento. La determinación de la fuerza sobre la compuerta, se puede calcular por medio de la aplicación del principio de impulso-momento. Una Compuerta es una placa móvil, plana o curva, que, al levantarse, forma un orificio entre su borde inferior y la estructura hidráulica (presa, canal, etc.) sobre la cual se instala, y se utiliza en la mayoría de los casos para la regulación de caudales, y como emergencia y cierre para mantenimiento en los otros.

OBJETIVOS

        Objetivos Generales:

• Determinar experimentalmente la fuerza ejercida por el flujo sobre una compuerta deslizante montada en el canal de pendiente variable del laboratorio.    

Objetivos Específicos:

• Estimar la fuerza resultante sobre la placa de una compuerta con descarga de fondo.
• Encontrar el centro de presiones o el punto de aplicación de la fuerza resultante.

MARCO TEÓRICO

Fuerza sobre una compuerta:

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En el caso en particular de una compuerta, inmediatamente agua arriba no es válida la ley hidrostática ya que las líneas de corriente curvan al pasar por debajo de ésta, por lo tanto, tomaremos un punto (1) alejado de la compuerta, y consideraremos que las pérdidas friccionales entre este punto y la compuerta son despreciables

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Por otro lado, aguas abajo de la compuerta, existe un punto donde el flujo alcanza la máxima contracción, donde es válido suponer una distribución hidrostática depresiones. La altura de escurrimiento en la máxima contracción es de Cc·a, donde Cc es el coeficiente de contracción, igual a p/(p+2) si a/h es pequeño. En este caso en particular, considerando los supuestos anteriores, es posible decir que la energía específica entre los puntos 1 y 2 se conserva. Si la compuerta actúa como control hidráulico, es decir, si la altura en la máxima contracción es menor que la altura crítica (impone un régimen supercrítico), el escurrimiento aguas arriba de la compuerta será sub crítico, y es posible determinar la altura de escurrimiento h1, sólo sabiendo que por el sistema escurre un caudal unitario “q” y que la abertura de la compuerta es “a”.

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Cuando se tiene una compuerta con un flujo por debajo de ella, la distribución de presiones sobre esta difiere de la que se tiene en el caso estático. En el caso dinámico parte de la altura de presión hidrostática se manifiesta como carga de velocidad.

La determinación de la fuerza total que actúa sobre la compuerta puede hallarse a partir del diagrama de distribución de presiones hidrodinámicas:

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Dónde:        

        b = ancho del canal

        p = presión actuante sobre la compuerta

        h = distancia de un punto de la compuerta respecto a su base.

Otra manera de determinar la fuerza que actúa sobre la compuerta es empleando las ecuaciones de cantidad de movimiento y de continuidad:

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Para el caso de la figura n°1 seria:

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La ecuación de continuidad:

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Expresando v1 en función de v2 de la ecuación, reemplazando y despejando F se obtiene:

[pic 9]

Esta última ecuación nos permitirá determinar la fuerza que ejerce sobre la compuerta.

MATERIAL UTILIZADO

Equipos utilizados en el presente laboratorio:

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