3.-resalto hidraulico

7/21/2019 3.-resalto hidraulico

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UNIVERSIDAD NACIONAL

Santiago Antnez de MayoloCurso: Hidraulica

Facultad: Ing. Civil

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DOCEMTE: Ing. Jainer Solorzano Poma Alumno: Tarazona Bello Grimaldo

I.

INTRODUCCIN:

El salto Hidrulico es un fenmeno local que consiste en la sbita elevacin de la superficie

del agua produciendo la transicin de un flujo supercrtico a uno subcrtico. La ocurrencia

de un salto hidrulico est determinada por las condiciones del flujo aguas arriba y aguas

abajo del salto. como se observa en la figura, la compuerta determina un flujo supercrtico,

mientras que el vertedor obliga la existencia de un flujo subcrtico aguas abajo, la transicin

se logra a travs del salto hidrulico.

II. OBJETIVOS:

El presente trabajo consiste en visualizar los tipos de resalto hidrulico y la aplicacin de lo

aprendido en clase. El objetivo de este trabajo es mostrar a travs de pruebas

experimentales como se puede medir el resalto hidrulico, en terico y en prctico. Pero el

paso inverso de rgimen rpido al lento se produce de forma brusca, con una fuerte

disipacin de energa, que se manifiesta por un conjunto de remolinos, previos a

la elevacin del calado correspondiente al rgimen lento. Este efecto se conoce como

resalto hidrulico.


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III.

OBJETIVOS ESPECFICOS:

Visualizar los resaltos hidrulicos simple y forzado.

Conocer el procedimiento que se usa para determinar los elementos del salto hidrulico

(Longitud, Tirantes Conjugados, Fuerza producida por Obstculos y Prdida de Energa).

IV. GENERALIDADES:

El resalto hidrulico es un fenmeno producido en el flujo de agua atreves de un canal

cuando el agua discurriendo en rgimen supercrtico pasa al rgimen subcritico. Tiene

numerosas aplicaciones, entre las canales se citan:

.-la disipacin de energa en aliviaderos.

.-como dispositivo mesclador, en las plantas de tratamiento de agua.

Como cambiar de rgimen se tiene antes del resalto un tiempo pequeo y despus del

resalto un tiempo mayor, se establece una relacin de fuerzas debido a la presin y al flujo,

esto se denomina fuerza especifica en la seccin, al inicio y al final del resalto hidrulico.

V. PRINCIPIOS TERICOS:

El resalto hidrulico es el ascenso brusco del nivel del agua que se presenta en un canal

abierto a consecuencia del retardo que sufre una corriente de agua que fluye a elevada

velocidad y pasa a una zona de baja velocidad. Este fenmeno presenta un estado de

fuerzas en equilibrio, en el que tiene lugar un cambio violento del rgimen de flujo, de

supercrtico a subcrtico.


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Volumen de control en el resalto hidrulico, fuerzas hidrostticas (Fh) y fuerzas dinmicas

(Fd).

En la seccin 1, actan las fuerzas hidrostticaF1h y dinmicaF1d; en forma similar pero

en sentido contrario en la seccin 2,F2h yF2d. En ambas secciones la sumatoria de fuerzas

da como resultado F1 y F2 respectivamente. En el estado de equilibrio, ambas fuerzas

tienen la misma magnitud pero direccin contraria (la fuerza F1h es menor a F2h,

inversamenteF1d es mayor aF2d). Debido a la posicin de las fuerzas resultantes, ambas

estn espaciadas una Distancia, lo cual genera un par de fuerzas de la misma magnitud pero

de sentido contrario. En razn a la condicin de lquido, las partculas que lo componen

adquirirn la tendencia de fluir en la direccin de las fuerzas predominantes, presentndose

la mezcla del agua con lneas de flujo superficiales movindose en sentido contrario a la

direccin de flujo y de manera inversa en la zona cercana a la solera. El repentino

encuentro entre las masas de lquido y el inevitable choque entre partculas, provocan la

generacin de un medio lquido de gran turbulencia que da lugar a la absorcin de aire de la

atmsfera, dando como resultado un medio mezcla agua-aire.

VI. MAGNITUDES DE SALTO HIDRULICO:

El Bureau of Reclamation de los Estados Unidos investig diferentes tipos de resalto

Hidrulico en canales horizontales, cuya base de clasificacin es el nmero de Froude.

VII. CLASIFICACIN DE RESALTOS SEGN SU FROUDE:

1. Sin salto: 1F

Flujo crtico, por lo que no se forma

ningn resalto.


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2.

Salto ondular:1 1.7F

La superficie de agua presenta la

tendencia a la formacin de ondulaciones.

La disipacin de energa es baja, menor

del 5%.

3. Salto dbil:1.7 2.5F

El ondulamiento de la superficie en el

tramo de mezcla es mayor y aguas abajolas perturbaciones superficiales son

menores. Se generan muchos rodillos de

agua en la superficie del resalto, seguidos

de una superficie suave y estable. La

energa disipada est entre el 5%-15%.

4.

Salto oscilante: 2.5 4.5F

Presenta un chorro intermitente sin ninguna

periodicidad, que parte desde el fondo y se

manifiesta hasta la superficie, y retrocede

nuevamente. Cada oscilacin produce una

gran onda que puede viajar largas

distancias. La disipacin de energa es del

15%-45%.


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5.

Salto estacionario (propiamente dicho): 4.5 9.0F

Se trata de un resalto plenamente formado,

con mayor estabilidad y el rendimiento es

mejor, pudiendo variar la energa disipada

entre 45 % a 70 %

6.

Salto fuerte: 9.0F

Resalto con gran disipacin de energa

(hasta 80 %), gran ondulacin de la

superficie con tendencia de traslado de la

zona de rgimen supercrtico hacia aguas

abajo. Caracterizado por altas velocidades y

turbulencia, con generacin de ondas y

formacin de una superficie tosca aguas

abajo.

VIII. LONGITUD DEL SALTO

La longitud del salto ha recibido gran

atencin de los investigadores, pero hasta ahora no

se ha desarrollado un procedimiento satisfactorio

para su clculo. Se acepta comnmente que la

longitud L del salto se defina como la distancia

medida entre la seccin de inicio y la seccin

inmediatamente aguas abajo en que termina la zona

turbulenta.

Un salto hidrulico se formar en el canal si

el nmero Froude F1 del flujo, la profundidad del

flujo y1 aguas arriba, y una profundidad aguas abajo

y2satisfacen la ecuacin:


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La longitud del salto se puede determinar por las siguientes expresiones:

Para Canales Rectangulares

01.111

175.9 FyL

129.15.2 yyL (Pavlovski)

81.011 13.10 FyL (Chertonsov)

E

F

FL

*

108

1

1 (Aivazion)

IX.

PERDIDA DE ENERGIA

a).- Para el salto hidrulico simple:

21

3

12

4 yy

yyE

X. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

1)

Nivelar el canal de

laboratorio a una pendiente

de 1%.

b).- Para el salto hidrulico forzado:


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2) Abrir la vlvula de pase,

dando lugar a la circulacin

del caudal sobre el canal.

3) Determinar la altura

luego hallar el caudal

4) Coloque un obstculo que

impida el paso del flujo

originando un salto

hidrulico forzado.


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5)

Mida la profundidad del flujoantes y despus del salto

(tirantes conjugados)

6 ) Proceder el mismo proceso para otros pendientes.

XI. CLCULOS:

A.

Calculo de caudal para pendiente 1%

11.5H cm

Procedemos a leer el caudal con la tabla del laboratorio de hidrulica unasam.


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3 33.11 / 3.11 10 /Q lit s x m s

1 22.98, 7.11y y cm

Calculo de longitud de salto para los datos dados:

E F L(cm)

pavloski 0.8311 2, (salto dbil) 26.32

chertonsov 0.8311 2, (salto dbil) 15.031

Aivazion 0.8311 2, (salto dbil) 37.94

B. Calculo de caudal para pendiente 0%

11.5H cm

Procedemos a leer el caudal con la tabla del laboratorio de hidrulica unasam.3 3

3.11 / 3.11 10 /Q lit s x m s

1 24.25, 6.44y y cm

Calculo de longitud de salto para los datos dados

E F L(cm)

pavloski 0.0959 1.37, (salto ondular) 19.96

chertonsov 0.0959 1.37, (salto ondular) 10.44

Aivazion 0.0959 1.37, (salto ondular) 6.255


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C. Calculo de caudal para pendiente 3%

11.5H cm

Procedemos a leer el caudal con la tabla del laboratorio de hidrulica unasam.

3 33.11 / 3.11 10 /Q lit s x m s

1 22.66, 7.66y y cm

Calculo de longitud de salto para los datos dados:

E F L(cm)

pavloski 1.533 2.363(salto dbil) 29.735

chertonsov 1.533 2.363(salto dbil) 16.56

Aivazion 1.53 2.363(salto dbil) 59.878

XII.

IMGENES DE DIFERENTES RESALTOS OBSERVADOS EN EL

LABORATORIO:


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XIII. CONCLUSIONES:

Al hacer los clculos simples, notamos que las longitudes son diferentes para cada

formula de (Pavlovski, Chertonsov, Aivazion).

De las observaciones cualitativas efectuadas en el estudio experimental merece

destacarse el hecho de que la situacin de resalto libre en el interior del cuenco es

muy inestable.

El flujo para los dos caudales es de rgimen turbulento.

Existen dos tipos de resaltos claro y barrido, la cual en el laboratorio observamos el

claro con turbulencia y retorno de una porcin de lquido.

A mayor caudal, mayor es el Y2 calculado

La energa crtica y el Yc es ms alto en el caudal mayor.

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