Este artículo se publica con la intención de compartir una recopilación estudiantil que necesariamente está sujeta a correcciones ortográficas, gramaticales, de forma  y de contenido.  Por este motivo debe considerarse como material en proceso de elaboración, aún no terminado.


Compuertas de regulación


OBJETIVO DE LAS COMPUERTAS

En este artículo se tratara sobre las compuertas que hacen parte de una presa y que pueden moverse parcial o completamente para dar paso al agua. Su instalación permite principalmente controlar el flujo, el nivel y desalojar materias flotantes en un embalse, mediante la graduación de un orificio.

El mecanismo de regulación de una compuerta puede realizarse a mano, por fuerza motriz o simplemente por la misma presión del agua.

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.

CLASIFICACION

Existen dos sistemas principales de compuertas:

1.    Compuertas apoyadas en sus dos extremos, trabajando estáticamente como una viga con dos apoyos.  A este sistema pertenecen las compuertas cilíndricas, las compuertas planas y las compuertas radiales, compuertas deslizantes y compuertas de rodillos.

2.    Compuertas giratorias que transmiten empuje hidrostático en toda su extensión. A éste sistema pertenecen las compuertas de aletas abatibles, las compuertas radiales, compuertas mariposa, compuertas taintor , compuertas de esclusa y compuertas drop leaf

A continuación se tratara cada tipo de compuerta mencionada anteriormente (existen muchos tipos de compuerta aquí se hará la descripción de las usadas mas comúnmente).

COMPUERTAS DESLIZANTES (SLIDE GATES)

Consiste en una placa plana que se desliza a través de rieles mediante un motor. Figura1

Actualmente este tipo de compuerta tiene muchas aplicaciones como: control de flujo, proyectos de irrigación, sistemas de drenaje y proyectos de conservación de suelos.

Su utilización es útil para alturas y luces reducidas.

Los materiales utilizados para este tipo de compuerta son: Acero, Acero galvanizado (para instalaciones en las que se necesite una compuerta económica), Acero inoxidable (recomendada en condiciones de corrosión), Plástico reforzado con fibra de vidrio y sostenedores de aluminio (para condiciones extremas de corrosión).

 

Figura 1

COMPUERTAS DE RODILLOS (ROLLER GATES)

Nombres como “stoney”, “tractor”, “caterpillar”, “coaster” han sido usadas para describir este tipo de compuerta.

El término mas ampliamente usado es stoney gate y su nombre es un tributo a su inventor. Los demás nombres son simplemente usados para referirse a este tipo de compuerta ya que la terminología no describe las características de la compuerta.

Consiste en una placa plana de acero reforzado con una estructura generalmente en celosía y rodillos en hierro fundido; sus dimensiones varían según los requisitos de la apertura y su espesor es determinado por la presión del agua. La regulación del nivel del agua se hace sacando parcial o completamente la compuerta. (figura 2)

Este tipo de compuerta es usada normalmente para requerimientos de alta presión. 

Ha sido diseñada para cerrarse por gravedad.

Las compuertas de rodillos son usualmente instaladas en la entrada de conductos. Son frecuentemente localizadas en la cara de una presa.

Las aplicaciones son: control de flujo, sistemas de irrigación, encima de las  presas para aumentar la capacidad del depósito.

            Tipos de compuertas de rorrillos:

1.      Overflow gate: Es utilizada cuando la profundidad del agua esta a la altura de la compuerta.

2.      Breastwall gate: Cuando el agua esta considerablemente mas profunda que la altura de la compuerta.

 rolg-300.JPG (27318 bytes) Roller Gate Icon

Figura 2

COMPUERTAS DE ALETA (FLAP GATES)

Este tipo de compuerta consiste en una placa con bisagras que gira alrededor de un eje en su extremo inferior y transmiten el empuje hidrostático directamente hacia la solera (Figura 3)

Dicha placa puede ser plana o curva para dar una mejor característica a la descarga. La posición de la placa debe ser controlada ya sea hidráulicamente, o alzando las conexiones que tiran o empujan la parte seleccionada bajo la compuerta.

   

Figura 3

 COMPUERTAS CILÍNDRICAS

Este tipo de compuerta fue ideada en Europa hace mas de cincuenta años y permitió por primera vez el diseño de presas de grandes luces.

Consiste en un cilindro de acero el cual puede levantarse rodando sobre dos guías inclinadas. Figura 4

Este tipo de compuerta proporciona una instalación simple y efectiva pero no son muy comúnmente usadas debido a que la regulación del nivel de agua se efectúa alzando el cilindro y dejando pasar el agua por debajo.  En  ciertos casos éste sistema no permite una regulación muy exacta del nivel y pueden producirse grandes pérdidas de agua. Con el fin de eliminar estos inconvenientes se han diseñado los cilindros sumergibles que pueden bajarse algo para dejar pasar el agua por encima y se levantan para el paso de mayores caudales.

Figura 4

 COMPUERTAS RADIALES (TAINTOR or TAINTER GATES)

Es una de las compuertas mas usadas en grandes presas donde usualmente se usan series de compuertas radiales entre columnas de concreto como se muestra en la  figura 5.

Consiste en una placa formada por un segmento cilíndrico y son giratorias alrededor de articulaciones que transmiten la presión (a través de soportes o miembro de acero) del agua directamente hacia la subestructura maciza. Al girar la compuerta hacia abajo, entra en una cavidad de concreto. Figura 5.

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.

 Figura 5

COMPUERTAS MARIPOSA

Consiste en un eje con una especia de placa giratoria (figura 6).Son usadas para controlar el flujo en presas muy anchas, y pueden ser usadas para controlar el flujo en dos direcciones, aunque normalmente el uso de una compuerta es en una sola dirección. Con este tipo de compuerta es posible tener máximas cabezas de agua a ambos lados de la compuerta, pero su instalación debe de ser en cabezas pequeñas, máximo 20 ft, si la cabeza de agua es mayor se recomienda usar compuertas de rodillos. Son usadas en plantas de tratamiento de aguas residuales.

Figura 6

COMPUERTAS DROP LEAF

Las compuertas drop leaf son fabricadas a partir de ángulos estructurales y placas en acero unidas con soldadura figura 7. Su tipo de fabricación depende de la presión que ejerce el agua sobre esta y del diseño del método de sellado, por lo que este tipo de compuerta no es tan hermética como otras compuertas mencionadas anteriormente.

Esta compuerta esta diseñada para unas cabezas de 5 a 10 pies.

Sus usos más comunes son en control de flujo, proyectos de conservación de suelos, represas de cabeza pequeña, como reemplazo de compuertas taintor y en proyectos de irrigación.

Figura 7

COMPUERTAS DE ESCLUSA (SLUICE GATES)

Son utilizadas en casos de largos pasajes de fluido, como un interceptor en canales, como reguladoras de nivel, en tanques de almacenamiento. Su sistema puede consistir en una placa de diferentes geometrías(circular, cuadrada o rectangular), que se abre manual o automáticamente. Figura 8.

Puede ser utilizada solamente en situaciones donde el fluido sea en un solo sentido y puede ser diseñada para aguantar una presión de 20 pies por una de sus caras y 10 pies por la otra.

Figura 8

BIBLIOGRAFÍA

·        http://www.hydrogate.com

·        http://www.emrl.byu.edu/jgreen/ce531/tainter_gates.htm

·        Revista: International Water Power & Dam Construction. January 1986

·        Ray K. Linsley. WATER RESOURCES ENGINEERING. 3 edition. Mc Graw Hill 1979

·        Gilberto Sotelo Ávila. HIDRAULIZA GENERAL. Editorial limusa. Mexico 1982

·        Handbook of Hydraulics.

Escrito por:
María Lucrecia Pérez López
Estudiante Ingeniería Civil


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