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LABORATORIO DE HIDRÁULICA COMPUERTAS DE SEGMENTO Condiciones de descarga en compuertas de segmento En todas las compuertas pueden producirse dos condiciones de descarga: Con la descarga libre, el nivel de aguas abajo h1 no influye en el nivel de aguas arriba h0. El nivel de aguas abajo h1 es inferior a la altura a de la abertura de la compuerta. Bajo la compuerta se produce una transición de flujo de descarga corriente a descarga de tiro. Debido al estrechamiento de la sección transversal bajo la compuerta, se produce una contracción del chorro con una alta velocidad del flujo. Más adelante, la contracción del chorro se amplía y la velocidad del flujo disminuye. En el resalto hidráulico, la descarga de tiro se transforma a descarga corriente.

Fuente: Gunt- Hamburg

En la descarga de remanso, el nivel de aguas abajo h1 influye en el nivel de aguas arriba h0. El nivel de aguas abajo h1 es superior a la altura a de la abertura de la compuerta. En este caso también se produce una contracción del chorro, que queda cubierta por las aguas abajo. La ampliación de la contracción del chorro se reconoce por un ligero aumento del nivel de agua.

Universidad de La Sabana, Campus Universitario del Puente del Común, Km. 7 Autopista Norte de Bogotá D.C., Chía, Cundinamarca, Colombia Call center: 861 5555 – 861 6666 Fax: 861 5555 Ext. 3341 Apartado: 140122 www.unisabana.edu.co

Fuente: Gunt- Hamburg

Cálculo de la descarga en compuertas de segmento En la descarga libre bajo compuertas de segmento, la descarga se calcula del modo siguiente: 𝑄 = 𝜇 ∗ 𝑎 ∗ 𝑏 ∗ √2𝑔ℎ0 Donde: Q= Descarga 𝜇 = Coeficiente de descarga A= Altura de la abertura de la compuerta b= Anchura de la abertura de la compuerta g= Aceleración de gravedad h0= Nivel de aguas arriba El coeficiente de descarga se ve afectado por:  La relación h0/a.  El ángulo de abertura de la compuerta de segmento: 𝑡−𝑎 𝜃= 𝑟 a = Altura de la abertura de la compuerta r = Radio de la compuerta de segmento t = Altura del punto de giro de la compuerta de segmento sobre la base

Fuente Gunt- Hamburg Universidad de La Sabana, Campus Universitario del Puente del Común, Km. 7 Autopista Norte de Bogotá D.C., Chía, Cundinamarca, Colombia Call center: 861 5555 – 861 6666 Fax: 861 5555 Ext. 3341 Apartado: 140122 www.unisabana.edu.co

En la siguiente figura se ha trazado el coeficiente de descarga para la compuerta de segmento.

Fuente: Gunt- Hamburg En la descarga de remanso bajo compuertas de segmento, la descarga se calcula como en la descarga libre, sin embargo, también se tiene en cuenta un coeficiente de remanso, además del coeficiente de descarga. 𝑄 = 𝜅 ∗ 𝜇 ∗ 𝑎 ∗ 𝑏 ∗ √2𝑔ℎ0 Donde: Q= Descarga 𝜇 = Coeficiente de descarga 𝜅 = Coeficiente de remanso A= Altura de la abertura de la compuerta b= Anchura de la abertura de la compuerta g= Aceleración de gravedad h0= Nivel de aguas arriba El coeficiente de remanso depende de: La relación h0/a para la inundación La relación h2/b para el remanso. Universidad de La Sabana, Campus Universitario del Puente del Común, Km. 7 Autopista Norte de Bogotá D.C., Chía, Cundinamarca, Colombia Call center: 861 5555 – 861 6666 Fax: 861 5555 Ext. 3341 Apartado: 140122 www.unisabana.edu.co

La siguiente muestra el coeficiente de remanso para compuertas de segmento:

Fuente: Gunt- Hamburg

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Ensayo A: Ensayo 1: descarga libre Objetivo del ensayo El ensayo demuestra la descarga bajo una compuerta de segmento sin aguas abajo embalsadas (descarga libre). Preparación del ensayo 1. Incline el canal de ensayo al 0%. 2. Instale la compuerta de presa en el canal de ensayo. Desarrollo Experimental 1. Encienda el canal de ensayo. 2. Ajuste el caudal, p.ej., 50,0m³/h. 3. Ajuste la altura de la abertura de la compuerta a 1,0cm. Debe estar muy atento para verificar que no se desborde. 4. Coloque la presa de alza en el elemento de salida en posición horizontal. Fuente Gunt-Hamburg 5. Mida • El caudal Q en el caudalímetro • El nivel de aguas arriba h0 • El nivel de aguas abajo h1 en la contracción del chorro • El nivel de aguas abajo h2 detrás de la contracción del chorro. 6. Amplíe la altura de la abertura de la compuerta en incrementos de 1,0cm y repita el paso 5.

Caudal Q

Altura de la abertura de la compuerta a

Nivel aguas arriba h0

Nivel aguas Nivel aguas abajo en la abajo detrás de contracción del la contracción chorro del chorro h1 h2

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Evaluación del ensayo 1. Grafique el nivel de aguas arriba h0 contra la altura de abertura de la compuerta. 2. Grafique el nivel de aguas abajo h1 contra la altura de abertura de la compuerta. 3. ¿Qué puede concluir de los dos gráficos anteriores? 4. Calcule el caudal para cada medición. Ensayo 2: descarga de remanso Objetivo del ensayo El ensayo muestra la descarga bajo una compuerta de presa con aguas abajo embalsadas (descarga de remanso). Preparación del ensayo 1. Incline el canal de ensayo al 0%. 2. Instale la compuerta de presa en el canal de ensayo. Realización del ensayo 1. Encienda el canal de ensayo. 2. Ajuste el caudal, p.ej., 40,0m³/h. 3. Ajuste la altura de la abertura de la compuerta a 1,0cm. 4. Ajuste la inclinación de la presa de alza en el elemento de salida de modo que las aguas abajo se estanquen aprox. 20cm. 5. Mida • El caudal Q en el caudalímetro • El nivel de aguas arriba h0 • El nivel de aguas abajo h1 en la contracción del chorro • El nivel de aguas abajo h2 detrás de la contracción del chorro. 6. Amplíe la altura de la abertura de la compuerta en incrementos de 1,0cm y repita el paso 5.

Fuente Gunt-Hamburg

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Caudal Q

Altura de la abertura de la compuerta a

Nivel aguas arriba h0

Nivel aguas Nivel aguas abajo en la abajo detrás de contracción del la contracción chorro del chorro h1 h2

Evaluación del ensayo Evaluación del ensayo 1. Grafique el nivel de aguas arriba h0 contra la altura de abertura de la compuerta. 2. Grafique el nivel de aguas abajo h1 contra la altura de abertura de la compuerta. 3. ¿Qué puede concluir de los dos gráficos anteriores? 4. Calcule el caudal para cada medición.

Nota: Esta guía fue elaborada con información de Manual de Experimentos HM 162.40 (Kellow). Para consultar las características del equipo puede acceder a este link:

https://www.gunt.de/es/productos/compuerta-de-segmento/070.16240/hm162-40/glct-1:pa150:pr-691?sccsf=1

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