3.-resalto hidraulico

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

    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

    Proce