FISICA
UNIVERSIDAD NORORIENTAL GRAN MARISCAL DE AYACUCHOFISICA[Escriba
el subttulo del documento]
ANGELO FARIAS11/06/2015
Se Hara Un Breve Resumen De Lo Que Son Los Tipos De Compuertas
La Campana De Gauus Los Calormetros De Estrangulamiento Y Separacin
Determinacin De La Calidad De Vapor
INDICECOMPUERTA1COMPUERTA LGICAOPUERTA LGICA1COMPUERTA
HIDRULICA, DISPOSITIVO HIDRULICO1FLUJO A TRAVS DE COMPUERTAS1SEGN
LAS CONDICIONES DEL FLUJO AGUAS ABAJO:11)COMPUERTA CON DESCARGA
LIBRE.12)COMPUERTA CON DESCARGA SUMERGIDA O AHOGADA.SEGN EL TIPO DE
OPERACIN O FUNCIONAMIENTO:1A)COMPUERTAS PRINCIPALES:1B)COMPUERTAS
DE EMERGENCIA:13)DE ACUERDO A SUS CARACTERSTICAS
GEOMTRICAS:1A)COMPUERTAS
PLANAS:2I.RECTANGULARES2II.CUADRADAS2III.CIRCULARES2IV.TRIANGULARES,
ETC.2B)COMPUERTAS CURVAS O ALABEADAS:24)SEGN EL MECANISMO DE
IZADO:2A)COMPUERTAS DESLIZANTES:2B)COMPUERTAS
RODANTES:3DETERMINACIN DE LA CALIDAD DE VAPOR3ENTALPA DEL
SISTEMA:3LA CAMPANA DE GAUSS5PARA QU SE UTILIZA LA CAMPANA DE
GAUSS?5CALIDAD DEL VAPOR5POR LO TANTO ENTENDEMOS:6DONDE VLSAT=6EN
TEORIA SERIA6LOS CALORMETROS DE ESTRANGULAMIENTO Y SEPARACIN6
CompuertaCompuerta LgicaOPuerta Lgica Dispositivo Electrnico Que
Es La Expresin Fsica De Un Operador Booleano En La Lgica
DeConmutacin.Compuerta Hidrulica, Dispositivo Hidrulico Mecnico
Destinado A Regular El Flujo De Agua U Otro Fluido En Una Tubera,
En Un Canal, Presas, Esclusas, Obras De Derivacin U Otra Estructura
Hidrulica.Flujo A Travs De CompuertasUna Compuerta Es Una Placa
Mvil, Plana O Curva, Que Al Levantarse, Forma Un Orificio Entre Su
Borde Inferior Y La Estructura Hidrulica (Presa, Canal, Etc.) Sobre
La Cual Se Instala, Y Se Utiliza En La Mayora De Los Casos Para La
Regulacin De Caudales, Y Como Emergencia Y Cierre Para
Mantenimiento En Los Otros.
Las Compuertas Tienen Las Propiedades Hidrulicas De Los
Orificios Y, Cuando Estn Bien Calibradas, Tambin Pueden Emplearse
Como Medidores De Flujo.
Las Condiciones Fsicas, Hidrulicas, Climticas Y De Operacin,
Evaluadas Apropiadamente, Imponen La Seleccin Del Tipo Y Tamao
Adecuado De Las Compuertas. stas Se Disean De Diferentes Tipos Y
Con Variadas Caractersticas En Su Operacin Y En Su Mecanismo De
Izado, Los Cuales Permiten Clasificarlas En Grupos Generales De La
Siguiente Manera:Segn Las Condiciones Del Flujo Aguas Abajo:1)
Compuerta Con Descarga Libre.2) Compuerta Con Descarga Sumergida O
Ahogada.Segn El Tipo De Operacin O Funcionamiento:a) Compuertas
Principales: Se Disean Para Operar Bajo Cualquier Condicin De
Flujo; Se Les Llama De Regulacin Cuando Se Les Conciben Para
Controlar Caudales En Un Canal Abierto O Sobre Una Estructura De
Presa, Con Aberturas Parciales, Y Se Conocen Como Compuertas De
Guarda O De Cierre Aquellas Que Funcionan Completamente Abiertas O
Cerradas.b) Compuertas De Emergencia: Se Utilizan En Los Eventos De
Reparacin, Inspeccin Y Mantenimiento De Las Compuertas Principales,
Siendo Concebidas Para Funcionar Tanto En Condiciones De Presin
Diferencial, En Conductos A Presin, Como En Condiciones De Presin
Equilibrada.3) De Acuerdo A Sus Caractersticas Geomtricas:a)
Compuertas Planas:I. RectangularesII. CuadradasIII. CircularesIV.
Triangulares, Etc.b) Compuertas Curvas O Alabeadas:I. Radiales:
Tambin Llamadas Compuertas Taintor, Tienen La Forma De Una Porcin
De Cilindro, Y Giran Alrededor De Un Pivote O Eje Horizontal
Situado En El Eje Longitudinal De La Superficie Cilndrica. Por Su
Forma Algunas Veces Se Les Llama Compuerta Sector.Generalmente, En
Las Compuertas Radiales El Agua Acta En El Lado Convexo Y, Debido A
Las Propiedades Hidrostticas De Una Superficie Cilndrica, La Lnea
De Accin Del Empuje Hidrosttico Resultante Pasa A Travs Del Pivote
O Centro De Giro, La Fuerza Requerida Para Levantar La Compuerta Es
La Necesaria Para Vencer El Peso Propio De La Misma Y La Friccin En
Los Apoyos.Este Tipo De Compuerta Se Usa En Vertederos De Presa, En
Obras De Captacin Y En Canales De Riego.II. Tambor: Consisten En
Una Estructura Hermtica De Acero, Abisagrada En La Cresta De Rebose
De Un Vertedero De Presa, Y Con Una Forma Tal Que, Cuando Est En Su
Posicin Ms Baja, Ocupa Un Recinto Dentro De La Estructura De La
Presa, Sin Interrumpir El Perfil De Dicha Cresta.
Si El Lquido Penetra A Dicho Recinto, La Compuerta Se Levanta
Por Encima De La Cresta, Debido Al Empuje De Flotacin, Evitando El
Paso De La Corriente.
III. Cilndricas: Consisten En Un Cilindro De Acero Que Se
Extiende Entre Los Estribos De Un Vertedero De Presa, En Los Cuales
Est Adosada Una Cremallera Dentada E Inclinada, O De Una Torre
Cilndrica De Captacin De Un Embalse.La Compuerta Se Iza Rodando
Hacia Arriba, Permitiendo El Engranaje Entre Los Dientes Y Las
Cremalleras En Los Extremos. En Virtud De La Gran Resistencia De
Una Estructura Cilndrica (Con Apropiados Esfuerzos Interiores),
Este Tipo De Compuerta Se Usa Econmicamente Sobre Grandes Luces En
Proyectos Especiales. Generalmente, Se Le Coloca Un Borde
Longitudinal De Acero En Un Punto Apropiado De Su Periferia, Para
Que Forme Un Sello Con La Cresta Del Vertedero, Cuando La Compuerta
Est En La Posicin Ms Baja.4) SEGN EL MECANISMO DE IZADO:a)
Compuertas Deslizantes: El Elemento De Cierre U Obturacin Se Mueve
Sobre Superficies Deslizantes (Guas O Rieles) Que Sirven, A La Vez,
De Apoyo Y Sello. Generalmente, Se Construyen En Acero Colado, Y Se
Emplean En Estructuras De Canales Y En Algunas Obras De Captacin,
En Presas O Tanques De Regulacin. La Hoja De La Compuerta O
Elemento De Obturacin Se Acciona Con Un Mecanismo Elevador, A Travs
De Un Vstago O Flecha De Acero.b) Compuertas Rodantes: El Elemento
De Cierre U Obturacin Se Mueve Sobre Un Tren De Ruedas, Rodillos O
De Engranajes, Hasta La Posicin De Estanca. Se Utilizan En Obras De
Toma Profunda, Para Casos De Emergencia Y De Servicio, As Como Para
Cierre En Mantenimiento, En Conductos A Presin. Ruedan A Su Posicin
De Sello Debido A Su Propio Peso Y Se Izan Con Cadenas O Cables Por
Medio De Gras Especiales, Fuera De La Superficie Del Agua, Hasta
Una Caseta De Operacin, Donde Se Les Hace Mantenimiento.
El Flujo A Travs Del Orificio Formado Por El Labio Inferior De
La Compuerta Y El Fondo Del Canal Puede Considerarse Bidimensional.
Ntese Que La Descarga Supercrtica Bajo La Compuerta Reduce
Progresivamente Su Profundidad A Lo Largo De Una Corta Distancia I,
Aguas Abajo, Hasta Una Seccin En Donde La Contraccin Del Chorro Es
Completa, Llamada Vena Contracta.
DETERMINACIN DE LA CALIDAD DE VAPOREntalpa Del Sistema: Si Un
Sistema Consiste De Lquido Saturado Y Vapor Saturado, Es Decir Un
Equilibrio De Fases Lquido Y Vapor, Entonces El Valor Total De La
Entalpa Del Sistema H, Es La Suma De La Entalpa Correspondiente A
Cada Fase Donde H Es La Entalpa Especfica Del Sistema Y M Es La
Masa Total Del Sistema Los Superndices 1 Y V Identifican La
Propiedad Correspondiente Del Lquido Saturado Y Vapor Saturado
Respectivamente.
Si La Ecuacin Se Divide Entre La Masa Total Del Sistema, Se
Obtiene Donde Xl Y Xv Representan Las Fracciones Msicas Del Lquido
Saturado Y Vapor Saturado, Respectivamente. Puesto Que , Mediante
Su Sustitucin En La Ecuacin Anterior, Finalmente Se Llega A: La
Fraccin Msica O Molar Correspondiente Al Vapor Xv , Se Conoce Como
Calidad De Vapor. Se Considera Un Sistema Cerrado De Paredes
Adiabticas, En El Cual Se Identifican Dos Regiones: La Primera Se
Asocia Con El Barril Que Contiene Agua En Condiciones De T, V, H,
M, Y P. La Segunda Corresponde A La Lnea Del Vapor, La Cual
Transporta Vapor Hmedo; Las Propiedades Intensivas T{ , V{ , H{ ,
M{ , Y P{ Permanecen Constantes. El Balance De Energa Para Procesos
Con Flujo En Estado Estable, Aplicado Al Sistema Da El Uso De La
Ecuacin Anterior Requiere De La Seleccin De Las Regiones Del
Sistema Sobre Las Que Se Realizarn Las Sumas; stas Son, Obviamente,
El Barril Y La Lnea De Vapor. Si Se Supone Que stos ltimos Estn
Bien Aislados, Entonces Se Ignora La Transferencia De Calor, Y . La
Suposicin De Reversibilidad Mecnica Dentro Del Barril, Al Aumentar
El Volumen Total Debido A La Masa Transferida Desde La Lnea De
Vapor, Y En La Lnea Del Vapor Para Desplazar La Masa De Vapor Hmedo
Que Se Transfiere Al Barril, Permite Hacer La Evaluacin De Los
Trminos De Trabajo, Como Sigue: En El Barril, La Presin Contra La
Que Se Hace Trabajo Es La Presin Atmosfrica, Que Es Constante,
Entonces: Y En La Lnea De Vapor: Por Lo Tanto Con Estas
Consideraciones, La Ecuacin De Balance De Energa Se Rescribe Como:
Pero .
Mediante Un Balance De Masa Se Conoce La Masa De Vapor Hmedo
Transferido Al Barril Por Consiguiente, La Entalpa Del Vapor En La
Lnea Es: Y Debe Corresponder A La Entalpa Estimada Mediante La
Ecuacin . Vapor: Es Una Sustancia En Estado Gaseoso. Los Trminos De
Vapor Y Gas Son Intercambiables, Aunque En La Prctica Se Emplea La
Palabra Vapor Para Referirse Al De Una Sustancia Que Normalmente Se
Encuentra En Estado Lquido O Slido, Como Por Ejemplo Agua, Benceno
O Yodo. Se Ha Propuesto Restringir El Uso Del Trmino A Las
Sustancias Gaseosas Que Se Encuentren Por Debajo De Su Punto Crtico
Y Hablar De Gas Por Encima De La Temperatura Crtica, Cuando Es
Imposible Que La Sustancia Exista En Estado Lquido O Slido.
Esencialmente, El Uso De Los Trminos Es Arbitrario, Porque Todas
Las Sustancias Gaseosas Tienen Un Comportamiento Similar Por Debajo
Y Por Encima Del Punto Crtico. Cuando Se Confina El Vapor Emitido
Por Una Sustancia A Cualquier Temperatura, Ejerce Una Presin
Conocida Como Presin De Vapor. Al Aumentar La Temperatura De La
Sustancia, La Presin De Vapor Se Eleva, Como Resultado De Una Mayor
Evaporacin. Cuando Se Calienta Un Lquido Hasta La Temperatura En La
Que La Presin De Vapor Se Hace Igual A La Presin Total Que Existe
Sobre El Lquido, Se Produce La Ebullicin. En El Punto De Ebullicin,
Al Que Corresponde Una nica Presin Para Cada Temperatura, El Vapor
En Equilibrio Con El Lquido Se Conoce Como Vapor Saturado; Es El
Caso, Por Ejemplo, Del Vapor De Agua A 100 C Y A Una Presin De 1
Atmsfera. El Vapor A Una Temperatura Superior Al Punto De Ebullicin
Se Denomina Vapor Sobrecalentado, Y Se Condensa Parcialmente Si Se
Disminuye La Temperatura A Presin Constante. A Temperaturas Y
Presiones Normales, La Presin De Vapor De Los Slidos Es Pequea Y
Suele Ser Despreciable. Sin Embargo, La Presencia De Vapor De Agua
Sobre El Hielo Demuestra Su Existencia. Incluso En Los Metales, La
Presin De Vapor Puede Ser Importante A Temperatura Elevada Y Presin
Reducida. Por Ejemplo, La Rotura Del Filamento De Wolframio De Una
Bombilla (Foco) Incandescente Se Debe Fundamentalmente A La
Evaporacin, Que Implica Un Aumento De La Presin De Vapor. Cuando Se
Calienta Una Solucin De Dos Sustancias Voltiles, Como Agua Y
Alcohol, El Vapor Resultante Contiene Ambas Sustancias Aunque
Generalmente En Proporciones Distintas De Las De La Solucin
Original. Normalmente Se Evapora Primero Un Porcentaje Mayor De La
Sustancia Ms Voltil; Este Es El Principio De La Destilacin.
LA CAMPANA DE GAUSS Es Una Representacin Grfica De La
Distribucin Normal De Un Grupo De Datos. stos Se Reparten En
Valores Bajos, Medios Y Altos, Creando Un Grfico De Forma
Acampanada Y Simtrica Con Respecto A Un Determinado Parmetro. El
Punto Mximo De La Curva Corresponde A La Media, Y Tiene Dos Puntos
De Inflexin A Ambos Lados.PARA QU SE UTILIZA LA CAMPANA DE
GAUSS?Este Grfico Se Usa En Variables Asociadas A Fenmenos
Naturales: Caracteres Morfolgicos De Individuos Como La Estatura O
El Peso, Caracteres Fisiolgicos Como El Efecto De Un Frmaco,
Caracteres Sociolgicos Como El Consumo De Un Determinado Producto
Por Un Mismo Grupo De Individuos, Caracteres Psicolgicos Como El
Cociente Intelectua.CALIDAD DEL VAPORRepresenta La Cantidad De
Vapor Que Se Encuentra En La Mezcla Saturada; Es Decir, La Razn De
La Masa De Vapor A La Masa De La MezclaPOR LO TANTO ENTENDEMOS:La
Calidad O Volumen De Vapor Es La Cantidad De Vapor En La Mezcla En
Forma Porcentual. Lo Sacas Haciendo La Volumen De Vapor Sobre
Volumen Total, Por Regla De La Palanca Hacs
. . V-Vlsat X=-------------- . . Vvsat-Vlsat
Donde Vlsat=Volumen De Lquido Saturado (El N Que Esta A La
Derecha De La Campana A La Misma Altura Del Punto Que Te Dieron)
Vvsat= Volumen De Vapor Saturado (El Numero A La Izquierda) V=
Volumen Que Te Dan Como Dato. X= Calidad De Vapor EN TEORIA SERIATe
Dicen Que La Calidad Del Vapor Esta Dentro De Una Campana De Gauss
Se Estn Refiriendo A Que Un Volumen Dado De Vapor No Presenta Una
Distribucin Homogenea De Su Calidad En Todo El Volumen. Si Te Dicen
Que Un Vapor Tiene Una Calidad Dada, Asumimos Que Si Divides Todo
El Vapor En Pequesimos Elementos Diferenciales, Todos Estos Tendrn
La Misma Calidad. En El Mundo Real La Cosa Es Diferente. Si
Seguimos Con Los Elementos Diferenciales Vamos A Ver Que Cada Uno
De Ellos Est Sometido A Condiciones Diferentes En Poco O Mayor
Grado. Supongamos Que Este Gas Est Contenido En Una Tubera. Los
Elementos Diferenciales Que Estn Mas Internamente En El Tubo Tendrn
Menos Interaccin Con Las Paredes Que Los Que Estn Mas Cerca De
stas.LOS CALORMETROS DE ESTRANGULAMIENTO Y SEPARACINse utilizan
para determinar la fraccin de sequedad del vapor. En este equipo,
un calormetro combinado de separacin y de estrangulamiento se
utiliza para determinar la fraccin de sequedad del vapor
suministrado con el sistema.
El calormetro de separacin es un proceso mecnico que permite
cambiar la direccin del vapor hmedo de entrada a travs de una serie
de ngulos obtusos. Mientras el vapor viaja a travs de estos ngulos,
la inercia de las gotitas de agua les impide seguir los cambios en
direccin del vapor y provoca la cada del vapor dentro de la cmara
de coleccin.
En el calormetro de estrangulamiento, el vapor de entrada se
alimenta dentro del cuerpo del calormetro de estrangulamiento va un
orificio fijado. La presin dentro del calormetro es ms alta que la
presin atmosfrica. Eso hace que el vapor se ponga sper calentado y
midiendo la temperatura y las presiones finales de este vapor, la
fraccin de sequedad del vapor puede calcularse.
Sin embargo, estos dos tipos de calormetros tienen defectos. Los
calormetros separadores no pueden separar todo lo que hay de agua y
un poco se va en el vapor seco. El calormetro de estrangulamiento
depende del vapor estrangulado dentro de la regin de la sper
calefaccin, lo que no es posible si el vapor es demasiado hmedo
antes de la regulacin.
La solucin a estos problemas es combinar los dos tipos de
calormetro conectndoles en serie, el calormetro de estrangulamiento
siendo casi el conducto principal entrante.
La unidad se suministra con un modulo de medicin de la presin y
un manmetro de mercurio para medir la presin dentro del calormetro
de estrangulamiento. Las temperaturas del conducto de vapor y el
interior del calormetro de estrangulamiento se miden por un
pirmetro multipunto.
