3.- Definicin de Factores de Influencia

Para cualquier diseo siempre tenemos que considerar todos los distintos tipos de factores que podran influenciar en el diseo que vallamos a desarrollar.

El fin de desarrollar un diseo de un elemento o un sistema completo, es poder satisfacer las necesidades o requerimientos del cliente y garantizar que nuestro trabajo sea de primera y que no falle prematuramente, ya que un diseo incorrecto podra ocasionar daos en maquinarias, parar producciones grandes, y si intervienes personas, podramos causar muertes, por lo que se debe seguir de manera sistemtica y ordena todo el proceso de diseo realizando las retroalimentaciones necesarias para garantizar buenos resultados y por ende un buen diseo.

Una de las tareas ms importantes de un ingeniero de diseo es la seleccin de un adecuado tipo de puerta para una instalacin hidrulica. Como no se establece ninguna rutina para esto, la seleccin debe basarse en un anlisis completo de todos los factores capaces de influir rendimiento, costo, calidad y fiabilidad de los equipos.

Dentro de los factores influyentes que estn presentes en nuestro diseo tenemos:

Seguridad de funcionamiento.

Factores climatolgicos, humedad, velocidad de viento, etc.

Consideraciones de seguridad, tanto para el sistema como para las personas.

Un factor muy importante es el costo (presupuesto para el diseo).

Factores Medio ambientales.

Reduccin de peso.

Simplicidad funcional.

Facilidad de mantenimiento.

Requisitos ventajosos estructurales como: ranuras, muelles, cmaras de compuerta, guas, etc.

Magnitud y direccin de fuerzas transmitidas al hormign.

La capacidad de elevacin de puerta.

Facilidad de transporte y montaje.

Todos estos factores marcan limitantes para nuestro diseo, y nos denotan una pauta para comenzar nuestro trabajo.

Requisitos ventajosos estructurales y los tipos ms comunes de Compuertas

- En la ingesta: ruedas fijas, diapositivas, oruga, segmentos y cilindro;

- En vertederos: segmento, aleta, ruedas fijas, sector, tambor, segmento con aleta, rueda fija con solapa y doble hoja ruedas fijas de tipo gancho;

- En desages de fondo: ruedas fijas, oruga y segmentos;

- Como compuertas de las esclusas: mitra, ruedas fijas y el segmento con el eje de rotacin vertical;

- En los acueductos de bloqueo: ruedas fijas y el segmento de tipo invertido.

Requisitos Operacionales y Seguridad de Funcionamiento.

La descarga de escombros flotantes o hielo - desbordamiento de puertas tipo (colgajo, tambor y del sector puertas) son ampliamente utilizados para la regulacin del nivel de agua precisa o con el propsito de pasando residuos o hielo flotante, con un pequeo flujo de agua. Hoy en da existe una tendencia hacia el uso de doble hoja puertas ruedas fijas o puertas compuestas (segmento o puerta de ruedas fija con solapa) para llevar a cabo estos requisitos.

Cargas en las estructuras de hormign - tracciones de agua en las puertas se transmiten al hormign a travs de bisagras de apoyo o pistas. Estas fuerzas pueden llegar muy alto valores: cada mun de las puertas del segmento vertedero soporta una carga de aproximadamente 78,4MN. El diseo de las partes de compuerta incrustado est directamente influenciado por este artculo y puede llegar a ser determinante en la eleccin de una puerta de oruga en detrimento de una rueda fija de la puerta, por ejemplo. Cuando se compara con puertas ruedas fijas, oruga puertas presentan mayor capacidad de carga, debido a su mayor nmero de soportes, que distribuir la carga a la pista incrustado de manera ms uniforme.

La transferencia de los empujes de agua en las puertas de las estructuras se puede hacer:

- Continua, a lo largo de las guas laterales de la puerta - puertas deslizantes;

- A travs de una serie de soportes, a lo largo de las guas laterales de la puerta: oruga y rueda fija.

- A travs de un par de muones ubicados en los muelles - puertas del segmento;

- A travs de una serie de bisagras unidos al alfizar - aleta, sector, tambor y la trampa de puertas.

Magnitud y Direccin de Fuerzas Transmitidas.

Especial atencin debe prestarse a la magnitud y la direccin de las fuerzas transmitida por la puerta, en el diseo de las estructuras de puerta de soporte.

Ausencia de vibraciones - es una caracterstica muy importante para puertas de salida del fondo. Las ms altas las fuerzas de friccin entre la puerta y sus guas, menor ser la tendencia de la vibracin. Puertas deslizantes se utilizan ampliamente en desages de fondo debido a la alta resistencia a las fuerzas de friccin que se producen entre el marco de la puerta corredera y el asiento. Tambin se recomiendan segmento y ruedas fija puertas para conductos de salida.

Capacidad de Elevacin de la Compuerta.

Cierre automtico en caso de emergencia - puertas de admisin son generalmente diseados para automtico cierre por gravedad bajo condiciones de presin desequilibradas en caso de poder falla o fuera de control de la turbina o para apagar el flujo de agua en caso de tubera de carga fracaso.

Durante el cierre de emergencia el peso puerta debe superar la friccin resistir fuerzas sobre sellos y soportes.

Puertas diseadas para cierre automtico por gravedad deben operarse necesariamente por elevadores hidrulicos o montacargas mecnicos con cables o cadenas. Montacargas de elevacin de tornillo no se puede utilizar en este tipo de instalacin debido a sus caractersticas de auto-bloqueo.

La puerta de admisin es el ltimo dispositivo de seguridad para la turbina, y su funcin principal es cerrar en una emergencia, y en cualquier condicin de los niveles de flujo y de agua. Desde el punto de vista de la seguridad, el equipo ms fiable para el cierre de emergencia de la ingesta estructuras es una puerta con juntas de aguas abajo, ya que no est sometida a fuerzas de catapulta.

Fiabilidad de los Equipos y Factores de Costos.

Estudios simulados mostraron que el costo adicional de la inversin inicial utilizando puertas con juntas de aguas abajo en lugar de aquellos con los sellos de aguas arriba como los dispositivos de emergencia para estructuras de toma es muy baja, y no deben ser considerados como el factor principal en la seleccin de la disposicin de junta de puerta.

La fiabilidad de los equipos en las operaciones de cierre debe ser el ms importante requisito en la seleccin del tipo de puerta de admisin de emergencia. Sin embargo, las puertas con juntas de aguas arriba se han preferido por los diseadores slo en relacin con requiriendo un cilindro hidrulico de capacidad reducida en comparacin con aguas abajo de sellado puertas. Esta capacidad de elevacin se define como una funcin de las fuerzas que actan sobre la puerta durante las operaciones de apertura. En otras palabras, la disposicin de sello de puertas de admisin es ser seleccionado nicamente por el requisito de la capacidad de elevacin del cilindro hidrulico para las operaciones de apertura, mientras que la funcin principal de este tipo de puerta es cerrar en condiciones de emergencia. Debe hacerse hincapi en que la seguridad de la puerta de admisin es ms importante que su costo, y la preferencia se debe dar a las puertas de emergencia con juntas de aguas abajo.

Factores de Influencia de la Fuerza Hidrodinmica (No considerado an).

Los datos experimentales de diversas investigaciones modelo hidrulico prueban que esta fuerza hidrodinmica es una funcin de la altura total de aguas arriba de la puerta y del rea de seccin transversal puerta, vara con la apertura de la puerta y se somete a la influencia de una serie de factores, tales como:

Fondo geometra puerta - pendiente ngulo, el radio de curvatura de la parte inferior aguas arriba borde, la longitud de la extensin de labios debajo de la viga horizontal inferior etc.

Proyeccin aguas abajo del conjunto sello superior.

Holguras entre la puerta y el eje en las aberturas parciales.

Espesor de puerta.

Rebaje en la pared aguas abajo del eje de la puerta.

Factores Principales.

- Puerta de la geometra de la parte inferior - para puertas de fondo plano los datos experimentales muestran que un aumento en la relacin e/d reduce la fuerza hidrodinmica, vibracin puerta y aire demanda. La razn de la disminucin de fuerza hidrodinmica es la reduccin de la velocidad cerca la viga inferior, lo que aumenta la presin local. Sin embargo, la extensin de labios de larga requiere un considerable refuerzo estructural de la placa de la piel por debajo de la parte inferior haz. En la prctica, la relacin E/D se mantiene por debajo de 0,6.

En puertas con curvatura en el borde inferior de aguas arriba, un aumento en la relacin r/d aumenta las presiones sobre la parte inferior de puerta, que en consecuencia reduce la fuerza hidrodinmica.

Las grandes relaciones de R/D tienden a causar inestabilidades de flujo y las vibraciones en la puerta. Como regla general, r/d no superior a 0,5 se adopta como un lmite prctico. Para puertas con un fondo en pendiente plana.

- Proyeccin de la junta superior - la magnitud de la fuerza hidrodinmica aumenta a medida d1/d2 es aumentada, donde d1 es la anchura de la placa para la piel y el conjunto de sello superior y d2 es el espesor de la puerta. Para las posiciones de puerta intermedios, el rea Bd, donde B es la anchura de la puerta; se somete a la presin del aire atmosfrico en casi la parte inferior y a la presin del agua por encima. Este diferencial de presin es responsable para la creacin de una parte sustancial de la fuerza hidrodinmica total. En algunos diseos de puertas de emergencia, presiones sub-atmosfricas se les permite aguas abajo de la puerta en condiciones de descarga libres, con el fin de reducir las dimensiones de los orificios de ventilacin.

- El espacio entre la puerta y el eje - datos experimentales demuestran que la fuerza hidrodinmica disminuye a medida que a/b se incrementa.

- Hueco en la pared aguas abajo del eje de la puerta - un rebaje dispuesto en la vertical pared aguas abajo de la puerta es eficaz en la reduccin de la fuerza hidrodinmica, ya que tiende a equilibrar las presiones de agua por encima y por debajo de la junta superior. Los estudios experimentales mostraron que el rebaje realiza su funcin deseada si su profundidad es por lo menos tres veces mayor que el saliente hermtico.