UNIVERSIDAD DE LA COSTA (CUC)LABORATORIO DE HIDRAULICARESALTO
HIDRULICO
INFORME DE RESALTO HIDRAULICO
ASIGNATURA: LABORATORIO DE HIDRAULICA
PRESENTADO POR:BRAYAN CUAVAS CRISTIAN HURTADO
PRESENTADO A:ING. FEDERICO RRIZO
UNIVERSIDAD DE LA COSTA (CUC)BARRANQUILLA-COLOMBIA
20/ABRIL/2015
INTRODUCCIN
El presente informe 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, el terico
y el 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.
Para la obtencin de los calados conjugados y1 (rpido) e y2
(lento) en este proceso, se aplica la ecuacin de la conservacin de
la cantidad de movimiento
Co este informe presentado vamos a descubrir qu clase de resalto
hidrulico se present en la toma de medidas en la prctica y la
longitud del resalto.
RESALTO HIDRAULICO
OBJETIVOS Objetivo general Comprender experimentalmente la
identificacin de las caractersticas del resalto hidrulico y
clasificarlo. Estudiar el comportamiento de un resalte hidrulico.
Observar los diferentes tipos de resalto. Calcular el caudal del
flujo.Verificar la validez de las ecuaciones que describen el
comportamiento del flujo aplicando los principios de energa
Objetivos especficos Calcular la perdida de energa que genera el
resalto hidrulico. Analizar los diferentes resultados obtenidos en
la prctica y en la teora referente a las longitudes del resalto
hidrulico y las profundidades de flujo.
2. MARCO TERICO.
Resalto Hidrulico Un fenmeno local sucede cuando la profundidad
de flujo cambia de forma abrupta, presentndose en el flujo cambios
localizados y entonces se presentan dos tipos de fenmenos locales.
El resalto hidrulico es una sobreelevacin 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 a uno mayor a ste. Una
representacin esquemtica de un resalto hidrulico podra ser:
Basados en el principio de cantidad de movimiento y energa
aplicados a una seccin de una canal cualquiera, el subndice 1
indica las caractersticas hidrulicas del rgimen de flujo
supercrtico asociados al tirante conjugado menor y el sub ndice 2 a
las caractersticas hidrulicas de rgimen de flujo subcrtico
asociadas al tirante conjugado mayor. Entonces para un canal
rectangular el resalto hidrulico se formar en el canal si el nmero
de Froude F1 del flujo, la profundidad de flujo y1 y la profundidad
y2 aguas abajo satisfacen la ecuacin:
=
=
Este fenmeno se presenta muy frecuentemente en la base de
embalses, aguas debajo de compuertas y en los alrededores de
obstculos sumergidos. Tipos de resalto 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 en la seccin de aguas arriba,
Figura XI.3. En la prctica se recomienda mantener el resalto
hidrulico en la condicin de resalto permanente o estable, por
cuanto se trata de un resalto bien formado y accesible en las
condiciones de flujo reales, si bien la disipacin que se logra no
alcanza los mejores niveles. En los casos de resaltos permanente y
fuerte, las condiciones hidrulicas aguas abajo son muy exigentes y
difciles de cumplir en la prctica de la ingeniera.
CONSIDERACIONES DE DISEO Para el diseo de resaltos hidrulicos se
consideran los siguientes aspectos.
Prdida de energa Se define como la diferencia de energas
especficas antes y despus del resalto. Utilizando la expresin
(XI.7) para despejar la cabeza de velocidad se tiene:
Longitud del resalto hidrulico 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, se presentan en la Figura XI.4 Silverster
(1964) propone una ecuacin emprica para el clculo de la longitud
del resalto en canales rectangulares y lechos horizontales
relacionada a continuacin:
La prdida de energa en un resalto hidrulico puede hallarse por
la diferencia de las energas especficas antes y despus de dicho
resalto;
+hp
Pudindose representar de la siguiente manera:
La relacin E/E1 se conoce como prdida relativa. La relacin entre
las energas especificas antes y despus del resalto se define como
la eficiencia del resalto hidrulico y puede calcularse de la
siguiente manera:
La anterior ecuacin indica que la eficiencia de un resalto es
funcin adimensional, que depende solo del nmero de Froude del flujo
de aproximacin. La diferencia entre las profundidades antes y
despus del resalto hidrulico, se denomina Altura del Resalto y
puede calcularse como hj= y2 y1; Al expresar cada termino como la
relacin con respecto a la energa especifica inicial, se tienen
entonces que
Donde hj/E1 es la altura relativa, y1/E1 es la profundidad
inicial relativa y y2/E1 es la profundidad secuente relativa. La
longitud del resalto hidrulico es la distancia medida en su
proyeccin horizontal, a partir del tirante inicial o conjugado
menor (cara frontal del resalto), hasta un punto en la superficie
inmediatamente aguas abajo del remolino o al tirante subsecuente o
conjugado mayor. En teora, esta longitud no puede determinarse con
facilidad, pero ha sido investigada experimentalmente por muchos
autores. Un ejemplo claro de lo anterior, es la siguiente imagen
para calcular dicha longitud.
la longitud del resalto podra calcularse para canales de seccin
rectangular como:
PROCEDIMIENTO Asegrese que el canal se encuentra en posicin
horizontal. Mida y registre su ancho (B). Fije firmemente la
compuerta aproximadamente en la parte media del canal, instalando
el borde filoso de ella mirando hacia el lado aguas arriba del
flujo. Asegrese que no existan espacios entre la compuerta y las
paredes del canal, en caso tal, puede rellenarlos con plastilina.
Si es necesario en la parte final del canal fije otra compuerta o
un vertedero que permita tener rgimen subcrtico. El nivel de
referencia (datum) para la medicin de las profundidades de flujo
ser el fondo del canal. Abra la vlvula de variacin de caudal y vare
la abertura(s) de la(s) compuerta(s) estableciendo las condiciones
para la formacin del resalto. Registre yg (abertura de la
compuerta), y1, y2 y longitud del resalto.
CALCULOS Y GRAFICA
Calcule Fr1 y Fr2 Calcule hp Calcule Calcule (y2/y1)
experimental e (y2/y1) terico Calcule longitud del resalto, L
5. CUESTIONARIO.
a) Cules son las fuentes de error de la prctica desarrollada? b)
Los valores calculados de Fr1 y Fr2 estn acordes a lo esperado? c)
Investigue cmo se calcula la longitud del resalto L para el caso
del canal en laboratorio y determine un valor para dicho calculo.
d) Grafique 2/1 experimental vs 2/1 terico. e) Grafique Fr1 vs 2/1.
Calcule la pendiente e intercepto de la lnea resultante. f)
Grafique hp vs E g) Grafique /2 vs Fr1. Compare el resultado con
esa misma grfica presentada en esta gua. h) Grafique Fr1 vs /1 i)
Analice los resultados obtenidos para cada procedimiento.
BIBLIOGRAFA
STREETER V. Mecnica de Fluidos; Mc Graw Hill, 9a Ed. 1999. CHOW
V. T. Hidrulica de Canales Abiertos, Mc Graw Hill, 1994.
http://usuraios.arnet.com.ar/marman/Proyecto_Final.htm
