resalto hidraulico 2014

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FACULTA DE INGENIERA, ARQUITECTURA Y URBANISMOESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA CIVIL

Proyecto de Investigacin

RESALTO HIDRAULICO

AUTORES:

CARRERA MIRANDA, JORGE OMARFERNANDEZ RIOS, JOSEPHJUAREZ POZO, JHONYMURO MINGUILLO, LUISTARIFEO FONSECA, BRANCO YELTSIN

DOCENTE:

ING. CIVIL GUILLERMO ARRIOLA CARRASCO.

Chiclayo - Pimentel 8 de julio del 2014

INTRODUCCION

En este laboratorio visualizaremos los tipos de resalto hidrulico aplicando lo aprendido en clase. El objetivo de este trabajo es mostrar a travs de pruebas experimentales se puede llegar a medir el resalto hidrulico, el terico y el prctico.

Pero el paso inverso de rgimen rpido al lento se produce de forma brusca, comn a 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 en este proceso, se aplica laecuacin de la conservacin de lacantidad de movimiento.

RESALTO HIDRAULICO1. OBJETIVOS:

Visualizacin del surgimiento de un Resalto Hidrulico dentro de un canal rectangular. Estudiar el comportamiento de un Resalto Hidrulico haciendo uso de un canal rectangular. Comprobar que el tirante hallado tericamente es similar o incluso igual al tirante obtenido en laboratorio. Hallar la relacin que existe entre el caudal y la velocidad. Establecer la relacin de la longitud del resalto hidrulico segn Pavlovski, Rocha Felices, f(z) y la parte experimental.

2. HIPOTESIS:

A mayor el caudal, mayor es la longitud del resalto y por lo tanto mayor la altura de Y2

3. MARCO TEORICO:

El resalto hidrulico es una sobre elevacin de la superficie liquida, el cual se presenta al pasar de una profundidad menor a mayor, a la cual se le llama profundidad crtica o energa mnima. El resalto hidrulico ocurre cuando se pasa de un flujo rpido a uno tranquilo es decir pasa de un tirante menor al crtico mayor.Tambin decimos que el salto hidrulico es un fenmeno que se presenta exclusivamente en canales, cuando un flujo de agua que viaja a rgimen supercrtico, choca o alcanza a una masa de agua que fluye en rgimen subcrtico; presentndose abruptamente el cambio de rgimen, acompaado de una gran turbulencia, disipando energa y realizando una inclusin de aire en la masa lquida.

Para que el salto hidrulico realmente se produzca, es necesario que los dos tirantes conjugados que lo acompaan (menor y mayor), sean diferentes del crtico.

RESALTO HIDRAULICO EN CANALES RECTANGULARESPara un flujo supercrtico en un canal rectangular horizontal, la energa del flujo se disipa a travs de la resistencia friccional a lo largo del canal, dando como resultado un descenso en la velocidad y un incremento en la profundidad en la direccin del flujo. Un resalto hidrulico se formara en el canal si el nmero de Froude (F1) del flujo, la profundidad del flujo (Y1) y la profundidad (Y2) aguas abajo satisfacen la ecuacin:

RESALTO HIDRAULICO EN CANALES INCLINADOSEn el anlisis de resaltos hidrulicos en canales pendientes o con pendientes apreciables, es esencial considerar el peso del agua dentro del resalto, por esta razn no pueden emplearse las ecuaciones de momentum, ya que en canales horizontales el efecto de este peso es insignificante. Sin embargo puede emplearse una expresin anloga a la ecuacin utilizando el principio de momentum que contendr una funcin emprica que debe determinarse experimentalmente.

CLASIFICACINDE LOS RESALTOS HIDRAULICOSLos resaltos hidrulicos en fondos horizontales se clasifican en varias clases y en general esta clasificacin se da, de acuerdo con el nmero de Froude (F1) del flujo entrante.Para F1 = 1 el flujo es crtico y por consiguiente no se firma resalto, para 1.0 < F1 < 1.7 la superficie del agua muestra ondulaciones y se presenta el resalto ondulante, para 1.7 < F1 < 2.5 se desarrolla una serie de remolinos sobre la superficie del aguapero aguas abajo permanece uniforme y la velocidad de la seccin es razonablemente uniforme y la prdida de energa es baja presentndose entonces el resalto dbil, para 2.5 < F1 < 4.5 existe un chorro oscilante que entra desde el fondo del resalto hasta la superficie y se devuelve sin ninguna periodicidady cada oscilacin produce una onda grande con periodo irregular producindose entonces el resalto oscilante, para 4.5 < F1 < 9.0 la extremidad de aguas abajo del remolino superficial y el punto sobre el cual el chorro de alta velocidad tiende a dejar ocurren prcticamente en la misma seccin vertical la accin y posicin de este resalto son menos sensibles a la variacin en la profundidad de aguas abajo, el resalto es bien balanceado y su comportamiento es el mejor presentndose de esta manera el resalto estable, para F1 > 9.0 el chorro de alta velocidad choca con paquetes de agua intermitentes que corren hacia abajo a lo largo de la cara frontal del resalto generando ondas hacia aguas abajo y puede prevalecer una superficie rugosa, la accin del resalto es brusca pero efectiva producindose entonces el resalto fuerte.

Est ms explicado en el cuadro siguiente:

CONTROLEl resalto hidrulico puede controlarse o afectarse por medio de obstculos de diferentes diseos como vertederos de cresta delgada, de cresta ancha y subida y descensos abruptos en el fondo del canal. La funcin del obstculo es asegurar la formacin del resalto y controlar su posicin en todas las condiciones probables de operacin.

Varios experimentos han demostrado que las fuerzas que actan sobre un obstculo en un resalto disminuyen rpidamente hasta un mnimo a medida que el extremo de aguas abajo del resalto se mueve hacia aguas arriba hasta una posicin encima del obstculo. De ah en adelante la fuerza se incrementa con lentitud hasta un valor constante a medida que el resalto se aleja ms hacia aguas arriba. En teora, el control del resalto hidrulico mediante obstculos puede analizarse utilizando la teora del momentum. Debido a la falta de conocimiento preciso sobre la distribucin de velocidades, el anlisis terico no puede predecir el resultado cuantitativo con exactitud.

El control de resaltos mediante obstculos es til si la profundidad de aguas abajo es menor que la profundidad siguiente para un resalto normal, pero si la primera es mayor que la segunda debe utilizarse una cada en el piso del canal para asegurar un resalto. Por lo general esta condicin ocurre a la salida de una expansin con flujo supercrtico.

APLICACIONESEn el campo del flujo en canales abiertos el salto hidrulico suele tener muchas aplicaciones entre las que estn: La disipacin de energa en flujos sobre diques, vertederos, presas y otras estructuras hidrulicas y prevenir de esta manera la socavacin aguas debajo de las estructuras. El mantenimiento de altos niveles de aguas en canales que se utilizan para propsitos de distribucin de agua. Incrementos del gasto descargado por una compuerta deslizante al rechazar el retroceso del agua contra la compuerta, esto aumenta la carga efectiva y con ella la descarga. La reduccin de la elevada presin bajo las estructuras mediante la elevacin del tirante del agua sobre la guarnicin de defensa de la estructura. La mezcla de sustancias qumicas usadas para la purificacin o tratamiento de agua. La aireacin de flujos y el desclorinado en el tratamiento de agua. La remocin de bolsas de aire con flujo de canales abiertos en canales circulares. La identificacin de condiciones especiales de flujo con el fin de medir la razn efectividad-costo del flujo. Recuperar altura o aumentar el nivel del agua en el lado de aguas debajo de una canaleta de medicin y mantener un nivel alto del agua en el canal de irrigacin o de cualquier estructura para distribucin de aguas.

LONGITUD DEL RESALTO:Un parmetro importante en el diseo de obras hidrulicas es la longitud del resalto, que definir la necesidad de incorporar obras complementarias para reducir esta longitud y/o aplicar medidas de proteccin de la superficie para incrementar su resistencia a los esfuerzos cortantes.Los resultados de pruebas experimentales, realizadas en 6 canales de laboratorio, por el Bureau of Reclamation, en donde se relaciona L/Y2 vs FR1. Silverster (1964) propone una ecuacin emprica para el clculo de la longitud del resalto en canales rectangulares y lechos horizontales relacionada a continuacin:

Otras ecuaciones son:.. f(z)

.... Rocha . Pavlosky (1912)

EQUIPOS Y MATERIALES:

CANAL RECTANGULAR

COMPUERTAS

CINTA METRICA

GRUPO DE ALIMENTACIN HIDRULICA BSICO (FME00/B).

4. PROCEDIMIENTO:

Encender la motobomba Abrir la vlvula para permitir el flujo sobre el canal. El caudal se hallara con el caudalimetro la cual ya est graduado en lt/h. Se bajo la compuerta de entrada para poder as generar el resalto hidrulico. ajustamos la pendiente con la regla limnimetra, de preferencia q sea mayor de 40 0/00 y tambin medimos una porcin del largo del canal. Medimos el ancho del canal con ayuda de una wincha, por lo que nos permiti con todos los datos anteriores hallar el valor de n rugosidad. Procedimos a medir la longitud del resalto con el limnimetro. Registrar los datos correspondientes a Y1, Y2, l para cada caudal a salir.

5. DATOS Y CALCULOS

RECTANGULAR

VOLUMEN (M^3)TIEMPO (s)Q (m^3/S)Y1(m)LCQ

0.0007105.2500.0001350.01450.03102.4985340.000135

0.0007284.0200.0001810.01700.03102.6355440.000181

0.0008102.8900.0002800.02000.03103.1965430.000280

0.0007551.8900.0003990.02800.03102.7503400.000399

0.0007651.4600.0005240.03450.03102.6376570.000524

0.0008201.5500.0005290.03900.03102.2157640.000529

0.0008801.2000.0007330.04000.03102.9569890.000733

RESALTO HIDRAUILICO

YIY2

SQLB

0.01330.0390.026150.030.00066670.240.064

6. CONCLUSIONES

Se pudo hacer el estudio experimental de un resalto hidrulico en un canal rectangular. Al ocurrir un resalto hidrulico el tirante ser siempre inferior al crtico. A mayor caudal, mayor es el Y2 calculado La energa crtica y el Yc es ms alto en el caudal mayor.

7. RECOMENDACIONES:

Se recomienda trabajar en equipo y de manera ordenada para poder obtener resultados reales y de manera ms ptima. La designacin de labor a cada uno de los integrantes de grupo nos ayuda a trabajar de manera eficaz en el experimento.

Anexos