resalto hidraulico

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EXPOSICION DEL TEMA DE RESALTO HIDRÁULICO DE MECANICA DE FLUIDOS 2HIDROLOGIA EN GENEALCANALESAGUASFLUJO

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  • Mecnica de Fluidos 2

    FLUJO RPIDAMENTE VARIADO: RESALTO HIDRAULICO

    INTEGRANTES:

    FLORES QUEGUE BRANDON

  • El resalto o salto hidrulico es un fenmeno local, que se presenta en el flujo

    rpidamente variado, el cual va siempre acompaado por un aumento sbito del

    tirante y una prdida de energa bastante considerable (disipada principalmente

    como calor), en un tramo relativamente corto.

    FLUJO RPIDAMENTE VARIADO: RESALTO HIDRULICO

  • Ocurre en el paso brusco de rgimen supercrtico (rpido) a rgimen subcrtico

    (lento), es decir, en el resalto hidrulico el tirante, en un corto tramo, cambia de un

    valor inferior al crtico a otro superior a este.

  • Generalmente, el resalto se forma cuando en una corriente rpida existe algn

    obstculo o un cambio brusco de pendiente. Esto sucede al pie de estructuras

    hidrulicas tales como vertederos de demasas, rpidas, salidas de compuertas con

    descarga por el fondo, etc., lo que se muestra a continuacin.

  • Lugares apropiados para formarse el resalto hidrulico

    En un resalto como el que se muestra en la imagen se pueden realizar las

    siguientes observaciones:

  • Antes del resalto, cuando el agua escurre todava en rgimen rpido, predomina

    la energa cintica de la corriente, parte de la cual se transforma en calor

    (prdida de energa til) y parte en energa potencial (incremento del tirante);

    siendo esta la que predomina, despus de efectuado el fenmeno.

    En esas imgenes marcan esquemticamente el principio y el final del resalto.

    Los tirantes y1 y y2 con que escurre el agua antes y despus del mismo se llaman

    tirantes conjugados. donde :

    y2 = tirante conjugado mayor

    y1 = tirante conjugado menor

    La diferencia: y2 y1 es la altura del resalto y L su longitud; existen muchos criterios para

    encontrar este ltimo valor.

    E1 es la energa especfica antes del resalto y E2 la que posee la corriente despus de el.

    Se observa que en (2) la energa especfica es menor que en (1) debido a las fuertes

    prdidas de energa til que el fenmeno ocasiona; esta prdida se representa como:

    E1 E2.

  • Adems de su merito como disipador natural de energa, el resalto hidrulico tiene

    muchos otros usos prcticos, entre los cuales se pueden mencionar los siguientes:

    a) Prevencin o confinamiento de la socavacin aguas debajo de las estructuras

    hidrulicas donde es necesario disipar energa.

    b) Mezclado eficiente de fluidos o de sustancias qumicas usadas en la purificacin de

    aguas, debido a la naturaleza fuertemente turbulenta del fenmeno.

    c) Incremento del caudal descargado por una compuerta deslizante al rechazar el

    retroceso del agua contra la compuerta. Esto aumenta la carga efectiva y con ella el

    caudal.

    d) La recuperacin de carga aguas debajo de un aforador y mantenimiento de un nivel

    alto del agua en el canal de riego o de distribucin del agua.

  • ECUACIONES DEL RESALTO HIDRAULICO PARA DIFERENTES FORMAS DE SECCIN:

    CANAL RECTANGULAR:

    Para un flujo supercrtico en un canal horizontal rectangular, la energa del flujo se

    disipa progresivamente a travs de la resistencia casada por la friccin a lo largo de

    las paredes y del canal, resultando una disminucin de velocidad y un aumento de

    la profundidad en la direccin del flujo. Un salto hidrulico se formara en el canal si

    el numero de Froude del flujo la profundidad y una profundidad aguas abajo

    satisfacen la ecuacin.

  • Curva para determinar el tirante subcritico conocido el rgimen supercrtico

  • Curva para determinar el tirante supercrtico conocido el rgimen subcritico

  • CANAL TRAPEZOIDAL:

    Rgimen Supercrtico conocido

    Rgimen Supercrtico:

  • Curvas para el clculo del tirante subcritico conocido el rgimen supercrtico:

  • Curvas para el clculo del tirante supercrtico conocido el rgimen subcritico:

  • SECCIN CIRCULAR:

    Rgimen Subcrtico conocido:

    Rgimen Supercrtico conocido:

  • Representacin Adimensional:

  • LONGITUD DE RESALTO

    La longitud del resalto, ha recibido gran atencin por parte de los investigadores, pero hasta ahora no se ha desarrollado un procedimiento satisfactorio para su clculo. Sin duda esto se debe al hecho de que el problema no ha sido analizado tericamente, as como a las complicaciones prcticas derivadas de la inestabilidad general del fenmeno y la dificultad en definir las secciones de inicio y fin del resalto.

  • Segn siechin:

    Segn Hsing:

    Segn Pavlovski:

    Segn Schaumian:

    Segn Chertousov:

  • Tipos De Resalto Hidrulico:

    Resalto ondular:

    Para F1 > 1.0 y < 1.7: La superficie del agua muestra ondulaciones.

    Resalto Dbil: Para F1 > 1.7 y < 2.5. Este se caracteriza por la formacin de

    pequeos rollos a lo largo del salto, la superficie aguas abajo del salto es lisa.

    La prdida de energa es baja.

    Resalto Oscilante: Para F1>2.5 y < 4.5. Se produce un chorro oscilante

    entrando el salto del fondo a la superficie una y otra vez sin periodicidad. Cada

    oscilacin produce una gran onda de periodo irregular, la cual comnmente

    puede viajar por varios kilmetros causando daos aguas abajo en bancos de

    tierra y mrgenes.

  • Resalto Permanente: Para F1 > 4.5 y
  • Problema

    Un Canal rectangular de 15m de ancho se inicia al pie de un cimancio que tiene

    una altura de 4.27 del piso a la cresta, dicho cimancio tiene la misma longitud de

    cresta que el ancho del canal y con una carga h= 2.43 m sobre la misma, deber

    descargar un caudal Q= 112.5 m3/s.

    El canal sera excavado en tierra con un coeficiente de rugosidad n= 0.025 y el

    regimen de flujo debe ser subcritico. Uniforme Determinar la pendiente

    necesaria en el canal para que el resalto hidraulico se inicie justo al pie de la

    caida, as como la longitud L, (usando la frmula de Siechin), de la zona que

    debe revestirse. (considerar como prdida la energa por friccin sobre el

    cimancio 0.1 V12/2g).

  • Solucin:

    Q = 112.5 m3/s

    B = 15.00 m

    Y0 =6.70 m

    N =0.03 m

    hf =0.1 V12/2g

    Aplicando la ecuacin de la energa, entre 0 y 1 y tomando como NR el fondo

    del canal, se tiene:

    Z1 + Y1 +V12

    2g= Z2 + Y2 +

    V22

    2g+ hf

    Dnde:

    Z0=Z1=0

    V0 = 1.1194

    V02

    2g = 0.0639

    Yo + V02

    2g = 6.7639

  • Luego: en el segundo miembro de la ecuacin tenemos

    Remplazando valores se tiene la ecuacin:

    Y1 = 0.7225 m Y2 = 3.6391 m

  • F y = 5.144 105

    L = 14.583 m

    Calculo de la pendiente para que el resalto se inicie justo al pie de la cada, se

    debe cumplir que:

    Yn = Y2 = 3.6391 m

    A = 3.6391 m

    p = 3.6391 m

    De la ecuacin de manning se tiene:

    S = 0.00080366 = 0.8

  • GRACIAS TOTALES