12ava 1fenomeno del resalto hidráulico

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HIDRAULICA DE LASCONDUCCIONES ABIERTAS

FLUJO NO UNIFORMEFENOMENO DE RESALTOHIDRÁULICO

Manuel Vicente HERQUINIO ARIAS Ingeniero MECANICO DE FLUIDOS

HIDRAULICA – HIDROLOGIA.

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RESALTO HIDRÁULICO

Manuel Vicente HERQUINIOARIAS

Ing. MECANICO DE FLUIDOSHIDRAULICA e HIDROLOGIA

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RESALTO HIDRÁULICO

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RESALTO HIDRÁULICO

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RESALTO HIDRÁULICO EN UN CANAL DELABORATORIO

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Energía Específica

La energía específca E es !a energía refer"a a! f#n"# "e !a cana!$ac%n.

 g 

V  y E 

2

2α +=

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NUMERO DE FROUDE

El n!ero "e Frou"e "eri#a "e la

relaci$n entre %uer&a' "e inercia (%uer&a' gra#itatoria'

 

()

α θ    /)cos( D g 

 F  R  =

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• Si FR<1  El Flu*o e' SUBCRITICO  o LEN+O.

La' %uer&a' gra#itatoria' tienen una !a(orin,uencia en el ,u*o

• Si FR>1  El Flu*o e' SUPERCRITICO o +orrencial.La' %uer&a' "e inercia tienen una !a(or

in,uencia en el ,u*o

• Si FR=1  El Flu*o e' CRITICO  o "e energ-a

!-ni!a

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F!&'# Crí(c#C&an"# e! f!&'# es crí(c# !a energía específca es )ín)a *E)n+, -&ec#rresp#n"e a FR  /

Ba'# es(as c#n"c#nes se (enen !as sg&en(es re!ac#nes0

12

= R

 F c

c

 A

 g 

Q   32

=α 

22

2

cc   D

 g 

V =

α 

2min

c

c

 D

 y E    +=

 A D =

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1e-&e2a gra"a p#s(3a en &n cana!rec(ang&!ar

 g V  y z 

 g V  y E 

22

2

22

2

111 α α  ++=+=

/. S FR 4 / e! (ran(e "s)n&5e s#6re !a

gra"a

7. S FR 8 / e! (ran(e se ncre)en(as#6re !a gra"a

zy1

  y2

zy3

y4

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1e-&e2a gra"a p#s(3a en &n cana! rec(ang&!ar

FR 4 /

FR 8 /

9 8 9)a:

Reg)en !en(#.; La e!e3ac%n "e !a s#!era pr#"&ce "epres%n en !a s&perfce

Reg)en r<p"#.; La s&perfce se e!e3a c#n &n a&)en(# "e! (ran(e.

S#6re e! &)6ra! se pr#"&ce e! (ran(e cr(c#. E! )#3)en(# pasa "e !en(#a r<p"# c#n (&r6&!enca 5 p=r""a "e energía )&5 pe-&e2as

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SECCIONES DE CONTROL EN CANALES

Secc%n "e c#n(r#!. En &na secc%n "e c#n(r#! e:s(e &na re!ac%n"rec(a en(re &na carga H, &n (ran(e "e f!&'#, 5 e! ca&"a! >.*?er(e"er#s, energía )ín)a+

/.Tran(e crí(c# 5c  C&an"# e! (ran(e es crí(c# se c&)p!e -&e0

c

c

 A

 g 

Q  32

=α 

5c FR  /

c

c

 A g Q

3

α =

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SECCIONES DE CONTROL

c

c

 A g Q

3

α =

a. FLUJO SU1ERCRITICO

c

c

 A g Q

3

α =

yc

FR >1

6. FLUJO SUBCRITICO

yc

yn

yc

A

L

yA

L = 3 yc a L = 4 yc

yA = 0.71 yc a yA = 0.74 yc (Apro!

yyc

FR < 1

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SALTO "I#RAULICO

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SALTO HIDRAULICO

Es &n fen%)en# -&e #c&rre c&an"# e! f!&'# pasa "e s&percrí(c# a s&6cr(c#.

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SALTO HIDRAULICOEs(e fen%)en# -&e #c&rre c&an"# e! f!&'# pasa "e s&percrí(c# a s&6cr(c#,"esp&=s "e &n 3er(e"er# "e "e)asías, &na rap"a, &na c#)p&er(a.

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SALTO HIDRÁULICODe6"# a !a gran 3arac%n "e !a 3e!#c"a" )e"a en(re !#s "#s e:(re)#s "e!

resa!(# 5 a! @ec@# "e -&e n# se re-&ere c#n#cer !#s ca)6#s "e energía

n(erna, es )<s a"ec&a"a !a ap!cac%n "e! prncp# "e !a can("a" "e

)#3)en(# en e an<!ss "e! fen%)en#.

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SALTO HIDRAULICOAp!can"# La ec&ac%n "e !a can("a" "e )#3)en(#, c#ns"era"# -&e se

sa(sface !as sg&en(es c#n"c#nes0

•E! cana! es @#r$#n(a! 5 "e secc%n c#ns(an(e, p&"en"# "esprecarse !ac#)p#nen(e "e pes# "e! f!&"#.

•Se c#ns"era -&e !a "s(r6&c%n "e 3e!#c"a"es en !as secc#nes */+ 5 *7+ "e

!a fg&ra , es pr<c(ca)en(e &nf#r)e 5 -&e !#s c#efcen(es .

•Se "espreca !a ress(enca "e frcc%n #rgna"a en !a pare" "e! cana!,

"e6"# a !a p#ca !#ng(&" "e! (ra)# en -&e se "esarr#!!a e! resa!(#.

121  == β β 

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SALTO HIDRAULICOEn &n fen%)en# -&e #c&rre c&an"# e! f!&'# pasa "e s&percrí(c# a s&6cr(c#.

 Pérdidas g 

V Y 

 g 

V Y    I 

++=+

22

2

22

2

11

α α 

22

2

2

11

1

2

 Ah gA

Q Ah

 gA

Qcg cg    +=+

  β β  $c%

(

 /01

1 &

yc

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Es(e fen%)en# presen(a &n es(a"# "e f&er$as en e-&!6r#, "#n"e (ene!&gar &n ca)6# 3#!en(# "e! r=g)en "e f!&'#, "e s&percrí(c# a s&6crí(c#.

En !a secc%n /, ac(an !as f&er$as @"r#s(<(ca F/@ 5 "n<)ca F/"s)!ar per# en sen("# c#n(rar# en !a secc%n 7, F7@ 5 F7". La s&)a(#ra

"e f&er$as "a c#)# res&!(a"# F/ 5 F7 respec(3a)en(e. En e! es(a"# "ee-&!6r#, a)6as f&er$as (enen !a )s)a )agn(&" per# "recc%nc#n(rara *!a f&er$a F/@ es )en#r a F7@, n3ersa)en(e F/" es )a5#r aF7"+. Las f&er$as res&!(an(es, es(<n espaca"as &na "s(anca ",

generan"# &n par "e !a )s)a )agn(&" per# "e sen("# c#n(rar#.

ECUACIONES DEL RESALTO HIDRAULICO

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En e! 3#!&)en "e c#n(r#! en(re /;7 se (ene -&e !a f&er$a "e )#)en(&) p#r&n"a" "e !#ng(&" 5 !a !a f&er$a @"r#s(<(ca res&!(an(e0, para &n cana!

rec(ang&!ar es(< "a"a p#r0

Ig&a!an"# se (ene0

De !a ec&ac%n "e c#n(n&"a" p#r &n"a" "e anc@#

5 e!)na"# g 5 re)p!a$an"# q en función de V2 se obtiene:

Res&!(an"# e! (ran(e c#n'&ga"#

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Res&!(an"# e! (ran(e c#n'&ga"#0

c#n a5&"a "e !a e:pres%n "e! n)er# "e Fr#&"e

Se !!ega a !a e:pres%n a")ens#na! "e (ran(es c#n'&ga"#s0

en "#n"e0q : caudal unitario q=Q/b.

b : ancho del canal.

γ  0 pes# específc# "e! f!&"#.g : aceleración de la gravedad.

V : velocidad de flujo.

Y : profundidad de flujo.

F ! : n"#ero de Froude

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o secuentes$ % tienen la par(c&!ar"a" -&e !a f&nc%n M#)en(&) *&' es la #is#a

 para a#bas profundidades$ )en(ras -&e e:s(e &na 3arac%n "e !a energía

específca, "e6"a a !a p=r""a "e energía pr#"&c"a p#r e! resa!(#,

se (ene -&e para &n cana! rec(ang&!ar0

& : función de #o#entu#$ por unidad de ancho % por unidad de peso espec(fico del f!&"#.) : energ(a espec(fica$ por unidad de ancho % unidad de peso.

∆E es !a p=r""a "e energía p#r e! resa!(# @"r<&!c#.

Las pr#f&n""a"es Y! % Y2$ se lla#an profundidades$ conjugadas

" ! " < !

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Tp# "e Sa!(# H"r<&!c# -&e

se f#r)a "e ac&er"# a!

n)er# "e Fr#&"e

Tp# "e Resa!(# H"r<&!c#

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Se "efne c#)# !a "ferenca "e energías específcas an(es 5 "esp&=s "e!resa!(#. Despe'an"# !a energía "e 3e!#c"a" se (ene0

1=r""a "e energía en e! resa!(# @"r<&!c#

EfcencaLa efcenca "e &n resa!(# @"r<&!c# es !a re!ac%n "e energía específca"esp&=s 5 an(es "e! resa!(#0

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L#ng(&" "e! resa!(# @"r<&!c#

E! B&rea& #f Rec!a)a(#n, e:per)en(# en cana!es "e !a6#ra(#r# en"#n"e se re!ac#na */Y2 vs F!$

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L#ng(&" "e! resa!(# @"r<&!c#

S!3ers(er */+ pr#p#ne &na ec&ac%n e)pírca para e! c<!c&!# "e !a!#ng(&" "e! resa!(# en cana!es rec(ang&!ares 5 !ec@#s @#r$#n(a!esre!ac#na"a a c#n(n&ac%n

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RECA1ITULANDO

Tran(e crí(c# 5c

c

c

 A

 g 

Q  32

=FR  /2

min

cc

 D y E    +=

Si FR<1  El Flujo es SUBCRITICO  o LENTO.

Si FR>1  El Flujo es SUPERCRITICO o Torrencial.

Si FR=1  El Flujo es CRITICO  o de energía mínima

RESALTO HIDRAULICO pas# "e! f!&'# s&perc(c# a! s&6 cr(c#

E! (ran(e c#n'&ga"#

ENERGIA ES1ECIFICA

 g 

V  y E  c

2

2

+=

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L#ng(&" "e! resa!(# @"r<&!c# E! B&rea& #f Rec!a)a(#n

S!3ers(er

RECA1ITULANDO

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