Determinación del caudal y el coeficiente de gasto en una compuerta plana rectangular deslizante con pendientes 1%, 2% y 3%

Abstract

En el presente trabajo de investigación se evaluó el caudal y el coeficiente de gasto en una compuerta plana rectangular deslizante, con diferentes aberturas y pendientes, comparándolas con fórmulas comúnmente utilizadas para este tipo de compuertas como es el caudal y coeficiente de gasto, utilizados en un canal de pendiente variable. La parte experimental se realizó en las instalaciones del laboratorio de hidráulica de la Universidad Privada del Norte–Cajamarca (UPNC), el laboratorio cuenta con un canal de pendiente variable pero no cuenta con una compuerta plana rectangular deslizante, por lo cual, se tuvo que elaborar una compuerta con medidas que se ha tomado del canal, con un espesor de 0.8mm para la compuerta, con un volante de 9.1cm de radio, un vástago el cual conecta la compuerta con el volante y una estructura tipo marco. Los resultados obtenidos en el trabajo de investigación establecen que las variables son: el caudal, el coeficiente de gasto y la abertura de la compuerta plana, siendo estos valores variables de acuerdo a las características que influyen en los ensayos de compuertas, para la pendiente de i=1%, el caudal en función de la abertura se ajusta a una ecuación polinómica Q=- 275.36X 2 +137.58X+6.4388 con un coeficiente de correlación de R 2 =0.973; es decir que por cada 5mm en promedio el caudal aumenta en 0.557; para la pendiente de i=1.5%, el caudal en función de la abertura se ajusta a una ecuación polinómica Q=-4577.9X con un coeficiente de correlación de R 2 2 +673.97X-9.289 =0.9938; es decir que por cada 5mm en promedio el caudal aumenta en 0.587; para la pendiente de i=2%, el caudal en función de la abertura se ajusta a una ecuación polinómica Q=-14095X correlación de R 2 2 +1787.4X-40.731 con un coeficiente de =0.9958; es decir que por cada 5mm en promedio el caudal aumenta en 1.634; y para la pendiente de 3% no se ha podido obtener datos debido a la falta de caudal.

In this research work, the flow rate and the expense coefficient were evaluated in a flat rectangular sliding gate, with different openings and slopes, comparing them with the formulas used for this type of floodgates such as the flow rate and the expense coefficient, used in a channel of variable slope. The experimental part was carried out in the facilities of the hydraulics laboratory of the Universidad Privada del Norte - Cajamarca (UPNC), the laboratory has a variable slope channel but does not have a sliding rectangular flat gate, so it had to develop a gate with measurements that have been taken from the channel, with a thickness of 0.8 mm for the gate, with a 9.1cm radius steering wheel, a rod which connects the gate with the steering wheel and a frame-like structure. The results obtained in the research work established that the variables are: the flow rate, the expense coefficient and the opening of the flat gate, these values being variable according to the characteristics that influence the gate tests, for the slope of i = 1%, the flow rate as a function of the opening is adjusted to a polynomial equation Q = -275.36X2 + 137.58X + 6.4388 with a correlation coefficient of R2 = 0.973; that is to say that for every 5 mm on average the flow increases by 0.557; for the slope of i = 1.5%, the flow as a function of the aperture is adjusted to a polynomial equation Q = -4577.9X2 + 673.97X-9.289 with a correlation coefficient of R2 = 0.9938; that is to say that for every 5 mm on average the flow increases by 0.587; for the slope of i = 2%, the flow rate as a function of the aperture is adjusted to a polynomial equation Q = -14095X2 + 1787.4X-40.731 with a correlation coefficient of R2 = 0.9958; that is to say that for every 5 mm on average the flow increases by 1,634; and for the 3% slope, no data were obtained due to lack of flow.