Este documento trata sobre vertederos y compuertas hidráulicas. Explica la teoría, tipos, diseño y aplicaciones de compuertas, así como la teoría, clasificación, partes, funciones, diseño y aplicaciones de vertederos. Incluye ejemplos, fórmulas matemáticas, y resúmenes de tesis relacionadas con estos temas hidráulicos.

1. “AÑO DE LA UNIDAD, LA PAZ Y EL
DESARROLLO”
CURSO : Estructuras Hidráulicas
DOCENTE : William Paolo Taboada Trujillo
INTEGRANTES:
- Alfaro Salinas, Florencio
-
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VERTEDEROS Y COMPUERTAS

2. INDICE
INTRODUCCION………………………………..... 3
COMPUERTAS
TEORIA Y APLICACIONES……………………4
TIPOS DE COMPUERTAS…………………….9
DISEÑO (ECUACIONES)……………………..15
VERTEDEROS
TEORIA Y CLASIFICACION………………….20
ESTUDIOS, MEDICIONES Y PARTES……...33
FUNCION DE VERTEDERO EN PRESAS…38
FUNCION DE VERTEDERO EN CANAL…...44
CONCLUSIONES…………………………………48
RECOMENDACIONES…………………………..49
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3. Los vertederos y compuertas son estructuras de control hidráulico, cuya función es de presentar
obstáculos al libre flujo del agua, para conseguir el represamiento aguas arriba de la estructura,
y el aumento de la velocidad aguas abajo. Las compuertas por su parte sirven para controlar la
descarga, mediante un orificio que se forma entre el borde inferior de la compuerta.
3
INTRODUCCIÓN

4. COMPUERTAS
ESCLUSAS EN CANALES PORTILLO DE PRESAS EN LOS RIOS
4

5. • La compuerta debe ubicarse en canales de
sección uniforme y alineamiento recto aguas arriba
• El plano del vertedero debe ser normal al flujo y la
compuerta vertical plana, etc.
• Cremallera con rueda sencilla o varias
• Cremallera con accionamiento de
• Engranaje y tornillo sin fin.
• Torno de husillo horizontal.
• Control de flujos de aguas.
• Control de inundaciones.
• Proyectos de irrigación.
• Crear reservas de agua, etc.
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CRITERIOS DE UBICACIÓN
ACCIONAMIENTO
APLICACIONES

6. COMPUERTA BASCULANTE
También conocido como clapeta o chapaleta, puede
ser utilizada tanto en la cima de un vertedero de una
presa como en el fondo de un rio o canal
COMPUERTA TIPO BASCULANTE
TIPOS DE COMPUERTAS IMPORTANTES
6

7. COMPUERTA TIPO CILINDRO
7
Se utilizan para descargas en presión permitiendo la colocación de la sección de toma
a cualquier profundidad, en un embalse.

8. Permiten el paso de embarcaciones que deben atravesar una diferencia de
niveles pronunciados.
COMPUERTA TIPO EXCLUSA 8

9. TIPOS DE COMPUERTAS
A) SEGÚN LAS CONDICIONES DE FLUJO AGUAS ABAJO
B) SEGÚN EL TIPO DE OPERACIÓN O FUNCIONAMIENTO
C) DE ACUERDO A LAS CARACTERISTICAS GEOMÉTICAS
D) SEGÚN SU MECANISMO DE IZAJE
• COMPUERTA CON DESCARGA LIBRE
• COMPUERTA CON DESCARGA SUMERGIDA O AHOGADA
• COMPUERTAS PRINCIPALES
• COMPUERTAS DE EMERGENCIA
• COMPUERTAS PLANAS
• COMPUERTAS CURVAS O ALABEADAS
• COMPUERTAS DESLIZANTES
• COMPUERTAS RODANTES
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10. A) SEGÚN LAS CONDICIONES DE FLUJO AGUAS ABAJO
COMPUERTA CON DESCARGA LIBRE
SE DA CUANDO EL NIVEL DEL
AGUA DE DESCARGA SE
ENCUENTRA POR DEBAJO DE LA
COMPUERTA SIN SOBREPASARLA
COMPUERTA CON DESCARGA SUMERGIDA
SE DA CUANDO EL NIVEL DEL AGUA DE
DESCARGA SE ENCUENTRA POR SOBRE LA
COMPUERTA, OCASIONANDO
AHOGAMIENTO DE LA MISMA.
10

11. B) SEGÚN EL TIPO DE OPERACIÓN O FUNCIONAMIENTO
COMPUERTAS PRINCIPALES
TAMBIEN LLAMADA DE
REGULACION CUANDO CONTROLAN
CAUDALES EN UN CANAL ABIERTO
O SOBRE UNA ESTRUCTURA DE
PRESA.
COMPUERTAS DE EMERGENCIAS
SE ULITIZAN EN LOS
EVENTOS DE REPARACION,
INSPECCION Y MANTENIMIENTO DE LAS
COMPUERTAS PRINCIPALES
1

12. COMPUERTAS CURVAS
C) DE ACUERDO A LAS CARACTERISTICAS GEOMÉTICAS
COMPUERTAS PLANAS
Generalmente son empleadas para controlar el recurso hídrico en canales.
12

13. COMPUERTAS RODANTES
D) SEGÚN SU MECANISMO DE IZAJE
COMPUERTAS DESLIZANTES
13
EL ELEMENTO DE CIERRE SE MUEVE
SOBRE SUPERFICIES DESLIZANTES (GUIAS
O RIELES) QUE SIRVEN DE APOYO Y
SELLO
EL ELEMENTO DE CIERRE SE MUEVE
SOBRE UN TREN DE RUEDAS, RODILLOS O
DE ENGRANAJES HASTA LA POSICION DE
ESTANCIA

14. 14

15. 15
ECUACIONES PARA EL CÁLCULO DEL CAUDAL

16. 16

17. 17

18. 18

19. 19

20. 23
PLANOS

21. 24
PLANOS

22. 25
PLANOS

23. ALGUNOS TESIS
Titulo: Modelación matemática y física de un vertedero modificado
Autores: Liscia, Sergio Oscar | Angulo, Mauricio Abel
Conclusión: La validación de la modelación matemática permitió estudiar numerosas
modificaciones a la obra y su optimización sin necesidad de repetir en modelo físico cada
modificación. Esto ahorró tiempo y recursos materiales y humanos. Dicha experiencia
permitirá a los ingenieros hidráulicos ganar confianza en el uso de la modelación CFD.
Titulo: Diseño de un vertedero para la determinación del régimen de flujo en las aguas
residuales del Camal Frigorífico Riobamba.
Autores: Montesdeoca Cabrera, Adriana Natali
Conclusión: El estudio indicando que el diseño del vertedero está acorde al régimen de flujo,
caudales máximos de descarga. Las recomendaciones al administrador del Camal se
enfocan en la aplicación adecuada de las técnicas de medición de caudales según la
estructura en que se conducen los flujos y la selección del tipo de vertedero de acuerdo
caudal máximo que se maneje.

24. • EL VERTEDERO HIDRÁULICO O ALIVIADERO ES UNA
ESTRUCTURA HIDRAULICA DESTINADA A
PROPICIAR EL PASE, LIBRE O
CONTROLADO, DEL AGUA EN LOS
ESCURRIMIENTOS SUPERFICIALES.
• Y EN SU USO FRONTAL ES TAMBIÉN ELABORADO
PARA LA MEDICIÓN DE CAUDALES. CONOCIENDO
LAS CARACTERÍSTICAS DEL VERTEDERO O DEL
ORIFICIO QUE SE ENGLOBAN EN EL FACTOR
(DETERMINADO EXPERIMENTALMENTE), LA
SECCIÓN DE LA LÁMINA DE AGUA QUE PASA POR
ELLOS Y LA VELOCIDAD TEÓRICA DE CAÍDA LIBRE
VERTEDEROS
20

25. POR SU LOCALIZACIÓN EN
RELACIÓN A LA
ESTRUCTURA PRINCIPAL:
VERTEDEROS FRONTALES
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CLASIFICACIÓN SEGÚN CADA TIPO QUE EXISTA

26. VERTEDEROS LATERALES
ESTAS ESTRUCTURAS CONSISTEN EN ESCOTADURAS QUE SE HACEN EN LA
PARED O TALUD DEL CANAL PARA CONTROLAR EL CAUDAL, EVITÁNDOSE
POSIBLES DESBORDES QUE PODRÍAN CAUSAR SERIOS DAÑOS, POR LO TANTO, SU
UBICACIÓN SE RECOMIENDA EN TODOS AQUELLOS LUGARES DONDE EXISTA ESTE
PELIGRO.
•
22

27. Este tipo de vertedero se sitúa fuera de la presa y la descarga puede estar fuera del
cauce aguas abajo
26
VERTEDERO TULIPA

28. • VERTEDEROS FRONTALES - VERTEDEROS LATERALES - VERTEDEROS TULIPA
27
POR SU LOCALIZACIÓN

29. VERTEDEROS LIBRES, SIN CONTROL.
VERTEDEROS CONTROLADOS POR COMPUERTAS.
28
PARA EL CONTROL DEL CAUDAL

30. VERTEDERO DE PARED DELGADA
29
VERTEDERO DE PARED GRUESA
POR SU ESPESOR

31. •RECTANGULARES
•TRAPEZOIDALES
•TRIANGULARES
•CIRCULARES
•LINEALES
30
POR SU SECCIÓN

32. FUNCIONAMIENTO EN RELACIÓN AL NIVEL AGUAS ABAJO
31

33. DESDE EL PUNTO DE VISTA DE SU FUNCIÓN PRINCIPAL
Sirven como instrumento para medir el caudal, ya sea en forma permanente, en cuyo caso se
asocia con una medición y registro de nivel permanente, o en una instalación provisional, para
aforar fuentes, o manantiales;
32

34. ESTUDIOS Y MEDICIONES
LAS MEDICIONES Y DATOS REQUERIDOS PARA EL DISEÑO DE VERTEDEROS
DEPENDEN DE VARIOS FACTORES.
• Condiciones topográficas
• Datos climatológicos
• Datos hidrológicos
• Datos de calidad del agua
• Capacidad de control de
avenidas
• Datos hidráulicos
• Datos estructurales
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35. • Mediciones de
escorrentía,
descargas diarias.
• Estudio de crecidas
• Nivel del agua
subterránea.
• Mapas de las cuencas
de inundación.
• Curvas del tirante de
agua.
• Estudios de
remansos.
DATOS HIDROLÓGICOS MÁS REQUERIDOS
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36. CRESTA (L):
Es el borde horizontal, transversal al canal, también se le conoce como umbral (m); es por la
cresta que rebase el agua.
CONTRACCIONES:
Son los bordes o las caras verticales que ajustan a la cresta.
PARTES QUE CONFORMAN UN VERTEDERO
35

37. 36
CARGA (H):
Es la altura alcanzada por el agua a partir de la cresta del vertedero debido a la depresión de la
lamina vertiente junto al vertedero.
ANCHO (B):
Ancho del canal de acceso al vertedero .
PARTES QUE CONFORMAN UN VERTEDERO

38. IMPORTANCIA
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39. Ventajas
• Es un sistema de medición
de gran aceptación.
• Hay numerosos tipos de
vertederos disponibles.
• Resultan prácticamente
inmunes a perturbaciones
corriente arriba.
Desventajas
• No son adecuados para fluidos
que arrastren grandes
cantidades de sedimentos.
• Requieren prácticas de
ingeniería civil extensivas.
Aplicaciones de los
vertederos
• Los vertederos son
utilizados en la medición
del caudal de pequeños
cursos de agua y
conductos libres, así
como en el control del
flujo en galerías y
canales.
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40. En una presa se denomina vertedero a la parte de la estructura que permite la
evacuación de aguas, ya sea en forma habitual o para controlar el nivel del reservorio
de agua.
39
VERTEDERO DENTRO DE UNA PRESA

41. 1. Garantizar la seguridad de la estructura hidráulica.
2. Garantizar un nivel con poca variación en un canal de riego, aguas arriba
3. Constituirse en una parte de una sección de aforo del río o arroyo
4. Disipar la energía para que la devolución al cauce natural no produzca
daños.
40
FUNCIONES DEL VERTEDERO COMO ELEMENTO DE PRESA

42. Presa «Coyllorcocha» en la Laguna
Coyllorcocha (Junin-Huancayo)
Presa «Palito redondo» en el Rio Santa
(La Libertad-Viru)
Presa «Poechos» en el Rio Chira (Piura-
Sullana)
Presa de la central Hidroeléctrica Chaglla
(Huánuco)
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PRESAS CON VERTEDERO EN PERÚ

43. DISEÑO DEL VERTEDERO
CONSIDERACIONES
Apropiada selección del tipo de vertedero.
En los vertederos en pared delgada la cresta debe ser aguda, recta y horizontal.
La carga debe medirse cuidadosamente, fuera del agua en movimiento.
La correcta selección de formulas.
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44. FORMULA GENERAL
Q= Gasto de Diseño (m3/s)
C= Coeficiente del vertedor, descarga directa
C=1.84 y
tipo cimacio C=2.0
L= Longitud de la cresta (m) H= Carga de diseño (m)
V. TRIANGULARES
TRAPECIALES
c1 = c2 = 0,6
43

45. RECTANGULARES
BAZIN:
REHBOCK:
44
FRANCIS:

46. FUNCION DEL VERTEDERO DENTRO DE UN CANAL Y DISEÑO
un vertedero consiste normalmente en una pared transversal a un canal que contiene una
sección de medición. esta pared mantiene el nivel de agua corriente arriba. el caudal o
volumen de descarga se obtiene midiendo la altura de descarga antes del vertedero.
45

47. PLANO

48. PLANO

49. PLANO

50. EJERCICIOS

55. ALGUNOS TESIS
Título: Protocolo de operación hidráulica con compuertas en alcantarillados
Autores: Córdoba Romero, Henry Alberto
Conclusión: Finalmente se consolida un protocolo de operación con compuertas dando solución
con respecto a los efectos generados a nivel local y global. En algunos casos la operación
generaría un almacenamiento en la tubería, pero en un corto tiempo se lograría un buen lavado
de sedimentos, creando también condiciones aguas arriba de la compuerta que generé niveles
que no sean más altos que la mitad del manhole.
Titulo: Control de Niveles de Agua en Canales de Riego
Autor: Julia V. Martorana, Víctor H. Cortínez
Conclusión: Para su resolución, se propone un enfoque de control óptimo basado en la
combinación de un simulador de las ecuaciones de Saint Venant con un método de optimización
denominado “Método de Recocido Simulado”.

56. • En los vertederos rectangulares, triangulares y trapezoidales, tiene como objetivo calcular el
caudal de un canal empleando un vertedero con sección conocida. .
• Es importante analizar de manera muy objetiva los datos hidrológicos antes de hacer un diseño
de un vertedero, ya que de ésta manera se asegurará una obra que sea útil y duradera.
• Se puede determinar la importancia y las aplicaciones que tienen las
diferentes compuertas.
• Las compuertas son utilizadas mayormente en estructuras de gran tamaño.
• En todo conducto hidráulico es importante conocer el gasto que está circulando en un
determinado instante o a lo largo de un determinado tiempo, por lo que resulta necesario instalar
una estructura hidráulica de aforo.
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CONCLUCIONES

57. RECOMENDACIONES
• Se debe priorizar los trabajos en campo para los alumnos; no solo hacer talleres
en el laboratorio, por ejemplo, para unas clases de vertederos se debe hacer
trabajos de campo en un canal natural.
• Es importante determinar el uso para los diferentes tipos de compuerta y
aprovechar su función.
• Es necesario el mantenimiento y supervisión constante de estas.
• Antes de tomar lecturas de carga y1, en las compuertas se debe esperar a
que se estabilice el flujo de agua en el canal, para obtener medidas precisas.
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