ESQUEMA DE INFORME DE DESARROLLO DE PROYECTO DE CLASE

PLAN DE PROYECTO

1. TITULO: “Cálculo de las fuerzas que actúan sobre una compuerta radial tipo Taintor”

2. AUTORES:

- Castillo Briceño, Paola- Cubas Miranda, Jean - Lara Sánchez, Diego- Mujica Rosales, Patrick- Pérez Gordillo, Johan- Silva Vásquez, Jesús

3. Duración del proyecto

Once semanas del 15 de abril al 19 de junio del 2013.

4. Cronograma de ejecución del proyecto

ETAPAS FECHA DE INICIO

FECHA DE TERMINO

DEDICACION SEMANAL (Hrs)

Primera 15 de abril 24 de abril 4 horasSegunda 7 de mayo 28 de mayo 4 horasTercera 4 de junio 19 de junio 4 horas

TOTAL 12 horas

5. Presupuesto

Nombre del recurso Cantidad Costo (soles)Latón - 22Vidrio - 40Acrílico - 70Jebe - 3

TOTAL 140

EJECUCIÓN DEL PROYECTO

1. RESUMEN

En el presente proyecto, se hablará sobre las compuertas. Específicamente estará

evocado a estudiar las fuerzas que se dan en un tipo de compuerta llamada

compuerta radial tipo Taintor, mediante el cálculo físico – matemático.

El modo en que estudiaremos las fuerzas que actúan en esta compuerta será

resolviendo un problema planteado, donde involucre a las mencionadas.

Para ello, utilizaremos diferentes temas incluidos en el curso de Física II, como la

hidrostática, hidrodinámica y sumatoria de momentos.

Además de ello, se elaborará una maqueta donde se represente lo que es una

compuerta radial y cuál es su funcionalidad.

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2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

¿De qué manera podemos calcular las fuerzas que ejerce un fluido sobre una

compuerta radial tipo Taintor ubicada en una represa?

3. FORMULACION DE LA HIPOTESIS

Se determinarán las fuerzas que actúan sobre una compuerta radial tipo Taintor

mediante procesos físico-matemáticos.

4. OBJETIVOS

Generales

o Calcular las fuerzas del fluido que actúan sobre la compuerta

radial tipo Taintor.

Específicos

o Diseñar una maqueta para representar la compuerta radial tipo

Taintor.

o Calcular torque y la fuerza necesaria para hacer funcionar la

compuerta.

o Calcular el centro de presiones a través de procesos físico-

matemáticos.

5. FUNDAMENTO TEORICO (ANTECEDENTES Y JUSTIFICACION DEL

PROBLEMA)

Compuerta Hidráulica

Una compuerta hidráulica es un dispositivo hidráulico-mecánico destinado a

regular el pasaje de agua u otro fluido en una tubería, en un canal, presas,

esclusas, obras de derivación u otra estructura hidráulica.

A través de los años muchos tipos de compuertas han sido diseñadas y

construidas, pero muy pocas de ellas han permanecido y se encuentran en este

momento en uso.  Aquellas que permanecen tienen la característica  de ser:

simples, fáciles de mantener, y económicas.

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La compuerta hidráulica tiene una gran cantidad de usos a nivel de la mecánica

especialmente cuando tratamos con proyectos en los cuales se ve involucrado el

agua, el uso más común de la compuerta hidráulica es durante la creación de las

represas destinadas a contener una gran cantidad de agua en la cual se utiliza

para medir y dejar pasar un flujo adecuado de agua por medio de una compuerta

hidráulica en una tubería, presas y reclusas.

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 compuertas tienen las propiedades hidráulicas de los orificios y, cuando están

bien calibradas, también pueden emplearse como medidores de flujo.

Las condiciones físicas, hidráulicas, climáticas y de operación, evaluadas

apropiadamente, imponen la selección del tipo y tamaño adecuado de las

compuertas.

Aplicaciones:

Control de flujos de aguas

Control de inundaciones

Proyectos de irrigación

Crear reservas de agua

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Sistemas de drenaje

Proyectos de aprovechamiento de suelos

Plantas de tratamiento de agua

Incrementar capacidad de reserva de las presas

Compuerta Radial tipo Taintor

La compuerta de sector o tipo Taintor fue inventada por el ingeniero

americano Jeremiah Taintor en 1875.

Las compuertas radiales tipo Taintor antiguamente se movían jaladas por

cadenas mediante dispositivos instalados adecuadamente, ahora son accionadas

mediante motores eléctricos, hidráulicos, etc.

Las compuertas radiales se construyen de acero o combinando acero y

madera. Constan de un segmento cilíndrico que está unido a los cojinetes de los

apoyos por medio de brazos radiales. La superficie cilíndrica se hace concéntrica

con los ejes de los apoyos, de manera que todo el empuje producido por el agua

pasa por ellos; en esta forma solo se necesita una pequeña cantidad de

movimiento para elevar o bajar la compuerta. Las cargas que es necesario mover

consisten en el peso de la compuerta, los rozamientos entre los cierres laterales,

las pilas, y los rozamientos en los ejes.

Con frecuencia se instalan contrapesos en las compuertas para equilibrar

parcialmente su peso, lo que reduce todavía más la capacidad del mecanismo

elevador.

La ventaja principal de este tipo de compuertas es que la fuerza para

operarlas es pequeña y facilita su operación ya sea manual o automática; lo que

las hace muy versátiles.

Consiste en una placa formada por un segmento cilíndrico y son giratorias

alrededor de articulaciones que transmiten la presión (a través de soportes o

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miembro de acero) del agua directamente hacia la subestructura maciza. Al girar

la compuerta hacia abajo, entra en una cavidad de concreto.

El diseño de esta compuerta es útil ya que es económica y su

levantamiento requiere de poca fuerza y es confiable. La mayor ventaja de estas

compuertas es su funcionamiento hidráulico y la facilidad de represar ríos anchos

sin necesidad de contrafuertes intermedios.

La fabricación de las compuertas radiales es en acero inoxidable o acero al

carbón proporcionando una larga vida útil y gran resistencia a las altas cargas

hidráulicas a las cuales son sometidas.

Dentro de la denominación de compuerta Taintor cabe distinguir dos grupos

claramente diferenciados en función del conducto donde esté situada:

- Compuertas tipo Taintor de superficie: utilizada en aliviaderos y

canales.

- Compuerta Taintor de fondo: Utilizadas en tomas de agua y desagüe

de fondos

Justificación:

Las compuertas hidráulicas juegan un papel muy importante ya que nacen

de una necesidad o un problema bien sea social, político, económico en donde su

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objetivo no es más que satisfacer nuestras necesidades ya que nos brinda un

mejor desarrollo.

En el quehacer de ingenieros civiles, se incluyen diseños de estructuras

hidráulicas que almacenen, contengan y transporten fluidos, especialmente agua,

por ello es necesario conocer todos aquellos elementos aplicados para relacionar

las propiedades de los fluidos quietos y en movimiento con herramientas analíticas

que nos permitan dimensionar adecuadamente dichas estructuras, cuantificar los

flujos a través de ellos y enfrentar los fenómenos hidráulicos que el transporte de

estos generen.

En el caso de compuertas tipo Taintor su ventaja principal es que la fuerza

para operarlas es pequeña y facilita su operación ya sea manual o automática; lo

que las hace muy versátiles.

6. DISEÑO, MATERIALES Y EQUIPOS

Materiales:

o Acrílico, latón, vidrio y jebe

Diseño:

o Compuerta radial tipo Taintor

Equipos:

o Equipos de soldadura

7. PROCEDIMIENTO

a. De una compuerta real:

La compuerta de la figura tiene la forma de un cuarto de circunferencia y

mide (3 metros) de anchura. Calcular las componentes horizontal y vertical de la

fuerza hidrostática sobre la misma, indicar donde se encontraría el punto de

aplicación y el momento que crean en el punto A.

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b. De la maqueta:

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8. OBTENCIÓN DE DATOS:

a. De la compuerta real

Fuerza Horizontal: 117.72 KN

Fuerza Vertical: 36.6KN

Centro de presiones: 0.2298 i + 0.9428 j

Torque: 118.7 kN.m

b. De la maqueta, con el uso de sensores:

Fuerza(N) Distancia Momento(N.m)

Compuerta con aguaMáxima 24.73 0.05 1.2365Media 7.117 0.05 0.35585

Compuerta sin aguaMáxima 45.75 0.05 2.2875Media 20.14 0.05 1.007

GRÁFICA N. ° 1: GRÁFICO DE LA FUERZA APLICADO PARA ABRIR LA COMPUERTA CON AGUA

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GRÁFICA N. ° 2: GRÁFICO DE LA FUERZA APLICADO PARA ABRIR LA COMPUERTA SIN AGUA

9. CONCLUSIONES

Calculamos la fuerza horizontal y vertical que actúan sobre la compuerta

radial

Diseñamos una maqueta capaz de representar en funcionamiento de una

compuerta radial.

Calculamos el torque y la fuerza necesaria para el funcionamiento de la

compuerta radial.

Calculamos el centro de presiones de la compuerta radial.

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10. ANEXOS:

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Anexo n. ° 1: Foto de los integrantes del grupo junto a la maqueta para el proyecto final.

Anexo n. ° 2: Foto de los integrantes del grupo junto con la maqueta antes de utilizar los sensores.

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Anexo n. ° 3: Foto de uno de los integrantes del grupo haciendo las pruebas con los sensores de la compuerta sin agua.

Anexo n. ° 4: Foto de tres de los integrantes del grupo llenando la maqueta con agua.

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Anexo n. ° 5: Foto de uno de los integrantes del grupo haciendo las pruebas con los sensores de la compuerta con agua.

11. REFERENCIAS:

http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/flujoencanales/flujo_compuertas/

flujo_compuertas.html

http://fluidos.eia.edu.co/obrashidraulicas/articulos/compuertas/compuertas.html

http://www.sima.com.pe/brochure/SIMA%20Catalogo%20Metal%20Mecanica.pdf

http://www.buenastareas.com/ensayos/Compuerta-Taintor/3596711.html

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