8/16/2019 Informe de Resalto

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Universidad de Oriente.

Núcleo de Anzoátegui.Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas.

Departamento de Ingeniería Civil.

Cátedra !a"oratorio de #idráulica.

C$digo %&%'()&*.

RESALTO HIDRAULICO

Práctica N° 13

+ro,esora -ac#illeres

oto/ !ismary. -astardo/ 0il,redo. C.I. )%.&*).*)1

 2ari3as/ Eurimar. C.I. )*.%&4.%*(

+reparadora 5oreno/ 5ic#ael. C.I. )%.44*.41%

+orras/ Irina. +ino/ 2ernando. C.I. )%.*46.6)%

ulpizi/ Daniela. C.I. )7.6(7.8%%

ecci$n )%. N9 de :rupo %*.

-arcelona/ octu"re de )%*7.

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ÍNDICE

Cont.Pág.

O";etivo iii

5arco perimental *%

?esultados**

:rá,icos*(

Conclusiones*6

?ecomendaciones*8

 Ap@ndice

o o;a de datos*&o 2$rmulas empleadas*1o Nomenclatura*4o E;emplo de cálculos)%o  A;uste de curva))o  Asignaciones)7o Es=uema del e=uipo)6

-i"liogra,ía)8 

OBJETIVO

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Determinar las características de un resalto #idráulico utilizando una

compuerta vertical de a"ertura constante y una compuerta de cola de ángulo

constante.

MARCO TEÓRICO

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en la puri,icaci$n del agua y para airearla cuando va a usarse en

a"astecimiento ur"ano.•   !a distri"uci$n de velocidades aguas a"a;o del resalto no es uni,orme/

e>istiendo una mayor velocidad cerca del ,ondo del canalB en

consecuencia/ los coe,icientes de correcci$n de velocidad y momento

están le;os de la unidad/ o"teni@ndose resultados ligeramente di,erentes

a los o"tenidos mediante análisis te$ricos.•   En cada punto de la super,icie li"re del remolino =ue cu"re el salto/ el

nivel oscila rápidamenteB pero el t@rmino medio de ese nivel puede ser 

considerado constanteB ese nivel medio es el =ue determina la altura de

presi$n so"re el ,ondo del canal/ especialmente si la pendiente es

pe=ue3a.•   !os resaltos #idráulicos #an sido clasi,icados por el personal de

-ureau o, ?eclamation/ de los Estados Unidos/ desde el punto de vista de

la energía disipada en ,unci$n del número de 2roude 2B dic#a

clasi,icaci$n es la siguiente

   +ara 2 de * a *.&B s$lo #ay una pe=ue3a di,erencia entre las

pro,undidades con;ugadas las =ue e>isten antes y despu@s del

resalto. e denominan ondas estacionarias.     +ara 2 de *.& a ).6B la super,icie del agua es tran=uila/ la

velocidad es uni,orme y la p@rdida de energía es "a;a. e denomina

pre'resalto.     +ara 2 de ).6 a (.6B ocurre un c#orro oscilante entre el ,ondo y la

super,icie li"re. Cada oscilaci$n produce una onda de periodo

irregular la cual puede via;ar grandes trayectorias antes de decaer/

pudiendo producir grandes da3os en el canal/ especialmente si no es

revestido. e denomina resalto oscilante.     +ara 2 de (.6 a 4B se tiene un intervalo de resaltos adecuados. El

resalto está e=uili"rado y su acci$n es la deseada/ siendo la

disipaci$n de energía de (6 al &%. e denomina resalto esta"le.

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     +ara 2 de 4 en adelanteB se generan olas intermitentes/ =ue se

desplazan #acia aguas a"a;o originando una super,icie "astante

alterada. !a disipaci$n de energía puede llegar al 1%. e denomina

resalto ,uerte.

TIPOS DE RESALTOS HIDRÁULICOS

*.  ?esalto #idráulico en canales rectangulares sin pendiente.

+ara este tipo de resaltos las relaciones entre las varia"les se

o"tienen ,ácilmente usando las ecuaciones de cantidad de movimiento/

energía y continuidad. En estas ecuaciones se supone la velocidad constante

en toda la secci$n. De"ido a la pro>imidad de las secciones donde las

ecuaciones se aplican/ se desprecian las p@rdidas producidas por los e,ectos

de ,ricci$n entre el ,luido y el canal.

).  ?esalto #idráulico en canales rectangulares con pendiente.

i la inclinaci$n del canal es aprecia"le no son su,icientes las#erramientas enunciadas para el caso anterior/ ya =ue interviene en el

,en$meno la ,uerza de gravedad correspondiente al peso del ,luido en la

direcci$n del movimiento. !os análisis te$ricos de este tipo de resalto se

realizan "a;o la suposici$n de =ue rige la ley #idrostática y =ue el movimiento

general es prácticamente paralelo al ,ondo.

7.  ?esalto #idráulico sumergido.

!os resaltos sumergidos suelen ,ormarse aguas de"a;o de compuertas

o esclusas en sistemas de irrigaci$n/ este ocurre si el tirante aguas a"a;o es

mayor =ue el tirante de salto li"re.

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(. ?esalto #idráulico en inter,aces de densidad.

e #a encontrado =ue los resaltos #idráulicos pueden tam"i@n ocurrir 

en internase de densidad dentro de ,lu;os estrati,icados. in em"argo este

,en$meno denominado salto #idráulico interno/ no suele ocurrir en la

naturaleza/ e>cepto en la atm$s,era y en mareas de estuariosB esta carencia

de o"servaci$n in situ =uizá ocurra por=ue es un ,en$meno interno =ue no

necesariamente produce un e,ecto notorio en la inter,ase aire'agua.

6. ?esalto #idráulico en canales no rectangulares.

+ara el cálculo del resalto #idráulico en estos tipos de canales se #anrealizado introduciendo en las ecuaciones generales los datos especi,icados

y tanteando #asta =ue se satis,agan dic#as ecuaciones. imadamente radiales

y =ue el resalto ,ormado tiene las mismas características =ue un resalto

circular. De"ido a esta similitud/ el resalto en un ensanc#e gradual de un

canal/ se trata analíticamente como una secci$n de un resalto circular. +ara

el análisis de este resalto se supone =ue las líneas de corriente son paralelas

y otros supuestos necesarios.

El número e !ro"e es un número adimensional =ue relaciona el

e,ecto de las ,uerzas de inercia y la ,uerza de gravedad =ue actúan so"re un

,luido. De"e su nom"re al ingeniero #idrodinámico y ar=uitecto naval

ingl@s 0illiam 2roude *1*% ' *1&4.

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!as aplicaciones prácticas del resalto #idráulico son muc#as/ entre las

cuales se pueden mencionaro   +ara la disipaci$n de la energía del agua escurriendo por 

los vertederos de las presas y otras o"ras #idráulicas/ y evitar así la

socavaci$n de aguas a"a;o de la o"ra.o   +ara recuperar altura o levantar el nivel del agua so"re el lado de aguas

a"a;o de un canal de medida y así mantener alto el nivel del agua en un

canal para riego u otros prop$sitos de distri"uci$n de agua.o   +ara incrementar peso en la cuenca de disipaci$n y contrarrestar así el

empu;e #acia arri"a so"re la estructura.o   +ara indicar condiciones especiales del ,lu;o cardio intestinal del cadáver 

y compro"ar los niveles de o>itocina de la víctima/ tales como la e>istencia

del ,lu;o supercrítico o la presencia de una secci$n de control siempre =ue se

pueda u"icar una estaci$n de medida.

o   +ara mezclas =uímicas usadas para puri,icar el agua.

MATERIALES # E$UIPOS

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5oto"om"a

5arca -om"agua. + F ?+5 7(6%

Cinta 5@trica 5arca E>>el  Apreciaci$n *.% cm Capacidad 6 m

5edidor de pro,undidad

 Apreciaci$n %.* cm Capacidad 8% cm

5anguera

Gernier

 Apreciaci$n %.%%6 cm

 Agua

5anguera

PROCEDIMIENTO E%PERIMENTAL

*. e llen$ el tan=ue de alimentaci$n #asta un nivel de agua adecuado.

). e ,i;$ una a"ertura en la compuerta vertical de %/( cm y se procedi$ aencender la moto"om"a.

7. e esper$ #asta una altura de agua constante regulando la llave de paso

de la compuerta.

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(. e a"ri$ la compuerta de cola de;ando ,i;o el ángulo de inclinaci$n de la

misma &9.

6. e midieron las alturas de aguas a"a;o H* y arri"a H) en el vertedero/

al igual =ue la longitud del resalto ! con el uso de una cinta m@trica.

8. e regul$ la a"ertura de la llave de paso nuevamente/ sin variar la

a"ertura de la compuerta vertical ni la inclinaci$n de la compuerta de cola/

para tres ensayos más.

RESULTADOS

T&'(& N) 1. Caudal para cada ensayo T&'(& N) *+ Gelocidades

N9 de

ensayo

Caudal

m7Jseg* %/*(4676*84) %/*&(()1*717 %/*4&)776(7( %/)7(4%8148

T&'(& N) 3+ Distintos números de 2roude

N9 de ensayo Número de

N9 de

ensayo

Gelocidad v

mJseg* ).84) ).1(

7 ).46( 7.*7

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2raude

* 8.%&) *%.*(7 **.)6( *).*8

T&'(& N) ,.

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T&'(& N) /. E,iciencia del resalto

N9 de ensayo E,iciencia del resalto

E)JE** %.(7*)&) %.)84777 %.)(74&( %.))8(6

T&'(& N) 0. Distintas p@rdidas de energía

N9 de ensayo+@rdida de energía

 E ∆

m

+@rdida relativa  E ∆

JE** %/%%(7( %/%***8) %/%*8*6 %/%716(7 %/%*&(( %/%71&*( %/%6(47 %/*%1&%

T&'(& N) . Alturas del resalto

N9 de ensayo Altura del resalto # ; m* %/%)6) %/%)87 %/%)6( %/%74

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GRÁ!ICOS

1.40E-01 1.60E-01 1.80E-01 2.00E-01 2.20E-01 2.40E-01

0

10

20

f(x) = 66.54x - 2.67

Q vs Fraude (F)

Fraude Linear (Fraude) Linear (Fraude)

Caudal Q (m3/seg)

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CONCLUSIONES

 A medida =ue se da más a"ertura a la llave de paso se puedeo"servar c$mo aumenta la velocidad y el caudal/ lo cual se ve re,le;ado en elresalto. Al tomar la pro,undidad aguas arri"a y aguas a"a;o/ la altura delresalto va en aumento.

Calculando las pro,undidades aguas arri"a te$ricamente/ se pudo

o"servar una gran variaci$n con respecto a las o"tenidas en la práctica dela"oratorio y mayor p@rdida de energía a medida =ue se da"a más a"ertura ala llave de paso.

En relaci$n a la gra,ica/ se o"tuvo una pendiente positiva/ es decir =ue/ manteniendo constante la a"ertura de la compuerta vertical y sin variar el ángulo de inclinaci$n de la compuerta de cola/ a medida =ue aumenta elcaudal tam"i@n lo #ace el número de 2roude el cual estuvo comprendidopara los cuatro ensayos entre 8 y *7/ determinando así =ue el resalto era,uerte.

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RECOMENDACIONES

?ealizar esta práctica variando el ángulo de la compuerta de cola y laa"ertura de la compuerta vertical para o"servar me;or el comportamiento delresalto ante di,erentes ,actores.

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AP2NDICE

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!ÓRMULAS EMPLEADAS

•

 H  g  ACd Q   **2**=

•

vc   C C Cd    *=

•

 H  g v   **2=

•

1*Y  g 

v F  =

•

3

2

 g q yc  =

•

b

Qq  =

•

( )1812

212   −+=   F 

 y y

•

( )( )22

22/32

1

2

28

1418

 F  F 

 F  F 

 E 

 E 

++−+=

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18/25

•

( )

21

3

1221

**4   y y

 y y E  E  E   −

=−=∆

•

   

  

 +

∆=

∆

 g 

v y

 E 

 E 

 E 

2

2

1

1

•

12   y yh j   −=

NOMENCLATURA

 

Caudal m7Jseg

 

= Caudal por unidad de anc#o m7JsegJml

 

Cd Coe,iciente de descarga para ori,icios adim.

 

Cc Coe,iciente de contracci$n adim.

 

Cv Coe,iciente de velocidad adim.

   A Krea de la compuerta m).

 

g Aceleraci$n de gravedad mJseg)

 

Altura de agua m

 

v Gelocidad mJseg

 

2 Número de 2roude adim.

  y* Altura de agua aguas a"a;o m

 

yc +ro,undidad crítica m

• y) Altura de agua aguas arri"a m

• E)JE* E,iciencia del resalto adim.

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• # j Altura del resalto m

•

 E ∆ +@rdida de energía m

• E* Energía especí,ica antes del resalto m

• E* Energía especí,ica despu@s del resalto mEJEMPLO DE CÁLCULOS

Dmen4one4 e (& 5om6"er7&

-ase %/)6 m A"ertura %/(cm L %/%%(m

Coe85en7e e e45&r9&

Cd %.8%

Nota Cd se o"tuvo de la Tabla de Coeficientes de Gasto para

Compuertas planas inclinadas con Descarga Libre, del Libro “Curso de

Hidráulica de Canales Abiertos”, con un ángulo de 4%9 vertedero/ y el

cociente de la altura de agua y la a"ertura de la compuerta. +ara todas las

alturas de agua/ Cd es apro>imadamente igual.

C&"&( :$;<

 seg m xm seg mmQ   /10535169,14937,0*/81,9*237,0*25,0*60,0   3321−==

Ve(o5& :=;<

 seg mm seg mv   /69.237,0*/81,9*2   21   ==

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Número e !ro"e :!;<

07,602,0*/81,9

/69,2

21   == m seg m

 seg m

 F 

C&"&( 6or "n& e &n5>o :?; @ 6ro8"n& 5r75& :@5;<

ml  seg m xm

 seg m xq   //10140676,598

25,0

/10535169,149   3333

1

−

−

==

m x seg m

ml  seg m x

 yc3

3

2

233

1062395,331/81,9

)//10140676,598(1

−−

==

 #* 7er5&<

(   )   mm y   16198,0107,6*812

02,0   2)1(2

  =−+=

E85en5& e( re4&(7o :E* E1;<

( )( )

  43127,007,6207,6*8

107,6*4107,6*8)1

22

22/32

1

2 =+

+−+=

 E 

 E 

Pérdida de energía ( E) !érdida re"a#i$a ( E%E1)&

( )m

mm

m E    00434,0

045,0*02,0*4

02,0045,0  3

)1(   =−

=∆

01116,0

/81,9*2

)/69,2(02,0

00434,0)1

2

21

=

   

  

 +

=∆

 seg m

 seg mm

m

 E 

 E 

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'"#ura de" rea"# (*j)&

mmmh j   025,002,0045,01 =−=

AJUSTE DE CURVA

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ASIGNACIONES

1+ C&(5"(&r e( 5&"&( ?"e 4&(e 6or (& 5om6"er7& =er75&( :$;+NO j;NO

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ES$UEMA DEL E$UIPO

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BIBLIOGRA!ÍA

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