Compuerta

Las compuertas , también llamadas compuertas de parada , son compuertas ajustables que se utilizan para controlar el flujo de agua en barreras contra inundaciones , embalses , ríos , arroyos o sistemas de diques . Pueden estar diseñadas para fijar alturas de cresta de aliviaderos en presas , para ajustar los caudales en compuertas y canales , o pueden estar diseñadas para detener el flujo de agua por completo como parte de un sistema de diques o mareas de tormenta . Dado que la mayoría de estos dispositivos funcionan controlando la elevación de la superficie del agua que se almacena o enruta, también se conocen como compuertas de cresta . En el caso de los sistemas de derivación de inundaciones, las compuertas a veces también se utilizan para reducir los niveles de agua en un río principal o canales de canal al permitir que fluya más agua hacia una derivación de inundaciones o cuenca de detención cuando el río principal o canal se acerca a una etapa de inundación.

Las compuertas de mamparo son paredes verticales con secciones móviles o removibles. Las secciones móviles se pueden levantar para permitir que el agua pase por debajo (como en una compuerta de esclusa ) y por encima de la estructura. Históricamente, estas compuertas usaban vigas apiladas conocidas como troncos de contención o paneles de madera conocidos como tablas de desbordamiento para fijar la altura de la cresta de la presa. Algunas compuertas conocidas como coupures en grandes sistemas de diques se deslizan lateralmente para abrirse para varios tipos de tráfico. Las compuertas de mamparo también pueden estar hechas de otros materiales y usarse como una sola unidad de mamparo. Las compuertas de inglete se usan en esclusas de barcos y generalmente se cierran en un ángulo de 18° para aproximarse a un arco.
Las compuertas de cresta con bisagras son secciones de pared que giran de vertical a horizontal, variando así la altura de la presa. Generalmente se controlan con energía hidráulica , aunque algunas son pasivas y se accionan con el agua que se embalsa. Variaciones: puerta abatible puertas abatibles con forma de panza de pez Puertas basculantes Puertas de pelícano
Las compuertas radiales son compuertas rotativas que constan de secciones cilíndricas. Pueden girar vertical u horizontalmente. Las compuertas de descarga tienen un diseño vertical que gira hacia arriba para permitir que el agua pase por debajo. Los cojinetes de muñón de baja fricción , junto con una forma de cara que equilibra las fuerzas hidrostáticas , permiten que este diseño se cierre por su propio peso como medida de seguridad.
Las compuertas de tambor son secciones de compuerta huecas que flotan en el agua. Están sujetas con pasadores para girar hacia arriba o hacia abajo. Se permite que el agua entre o salga de la cámara de flotación para ajustar la altura de la cresta de la presa.
Las puertas enrollables son cilindros grandes que se mueven en una ranura en ángulo. Se elevan con una cadena y tienen un diseño dentado que interactúa con su ranura. Las puertas tipo concha tienen un diseño de hoja externa tipo concha.
Las compuertas fusibles son un mecanismo diseñado para proporcionar la liberación controlada de agua en caso de inundaciones excepcionalmente grandes. El diseño consiste en bloques independientes (las compuertas fusibles) colocados uno al lado del otro en un umbral aplanado del aliviadero. Los bloques de compuertas fusibles actúan como un vertedero fijo la mayor parte del tiempo, pero en condiciones de inundación excesiva están diseñados para volcarse hacia adelante, lo que permite la descarga controlada de agua. Por lo general, se instalan múltiples compuertas fusibles una al lado de la otra, y cada una de ellas está diseñada para liberarse en caso de inundaciones progresivamente extremas, minimizando así el impacto del agua de la inundación en el río aguas abajo. [1] El sistema fue inventado y patentado por François Lempérière [2] para Hydroplus (París, Francia), subsidiaria de GTM Entrepose. Se ha instalado en más de 50 represas en todo el mundo con tamaños que van desde 1 m hasta más de 9 m de altura. Las compuertas fusibles se utilizan normalmente para aumentar la capacidad de almacenamiento de las represas existentes o para maximizar el potencial de descarga de aliviaderos de tamaño insuficiente.
Puertas de inglete

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Las válvulas que se utilizan en las aplicaciones de compuertas tienen diversos requisitos de diseño y, por lo general, se ubican en la base de las presas. A menudo, el requisito más importante (además de regular el flujo) es la disipación de energía. Como el agua es muy pesada, sale de la base de una presa con la enorme fuerza del agua que la empuja desde arriba. A menos que se disipe esta energía, el flujo puede erosionar las rocas y el suelo cercanos y dañar las estructuras.

Otros requisitos de diseño incluyen tener en cuenta el funcionamiento del cabezal de presión , el caudal, si la válvula funciona por encima o por debajo del agua y la regulación de la precisión y el costo. ^{[ cita requerida ]}

• Las válvulas de cono fijo están diseñadas para disipar la energía de un flujo de agua durante la descarga de un embalse. Son una sección de tubería redonda con una compuerta de manguito ajustable y un cono en el extremo de descarga. El flujo se varía moviendo el manguito hacia afuera o hacia su asiento cónico. El diseño permite que el agua a alta presión de la base de una presa se libere sin causar erosión al medio ambiente circundante. Las válvulas de cono fijo pueden manejar alturas de hasta 300 m.
• Las válvulas de chorro hueco son un tipo de válvula de aguja que se utiliza para la descarga de compuertas. Un cono y un asiento se encuentran dentro de una tubería. El agua fluye a través de un espacio anular entre la tubería y el cono cuando se mueve corriente abajo, alejándose del asiento. Las nervaduras sostienen el conjunto del bulbo y suministran aire para estabilizar el chorro de agua.
• Las válvulas de chorro anular son similares a las válvulas de cono fijo, pero tienen un collar integrado que descarga el agua en un chorro estrecho. Son adecuadas para alturas de hasta 50 m.
• Compuerta de flujo a chorro , similar a una válvula de compuerta pero con una restricción cónica antes de la hoja de la compuerta que enfoca el agua en un chorro. Fueron desarrolladas en la década de 1940 por la Oficina de Recuperación de los Estados Unidos para permitir un control preciso del flujo de descarga sin la cavitación que se observa en las válvulas de compuerta comunes. Las compuertas de flujo a chorro pueden manejar alturas de hasta 150 m.

La fuerza sobre una compuerta rectangular se puede calcular mediante la siguiente ecuación :

${\displaystyle \ F=pA}$

dónde:

F = fuerza medida en newtons (N)

p = presión medida en pascal (Pa)${\displaystyle =\rho gh\,}$

dónde:

• ρ es la densidad del agua dulce (1000 kg/m ³ );
• g es la aceleración debida a la gravedad en la Tierra (9,8 m/s ² );
• h es la altura de la columna de agua en metros.

A = área = rectángulo : largo × altura medida en m ²

dónde:

longitud = la longitud horizontal de una compuerta rectangular medida en metros

altura = la altura de una compuerta no sumergida desde el fondo de la columna de agua hasta la superficie del agua medida en metros

Si la compuerta rectangular está sumergida debajo de la superficie, se puede utilizar la misma ecuación, pero solo se debe utilizar la altura desde la superficie del agua hasta el centro de la compuerta para calcular la fuerza sobre la compuerta.

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• Barrera contra inundaciones
• Barrera de marea
• Esclusa del canal
• Barrera del Támesis
• Obras del Delta
  • Circunvalación del Escalda Occidental

• Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos (31 de julio de 1995). Manual de ingeniería 1110-2-2607, Planificación y diseño de presas de navegación, Capítulo 5, Descripción general de los tipos de compuertas. Consultado el 14 de abril de 2008.

• DeltaWorks.Org – proyecto sobre compuertas en los Países Bajos