INFORME LABORATORIO SALTO HIDRAULICO
I.
INTRODUCCIÓN
El resalto hidráulico 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, esto ocurre cuando hay un conflicto entre los controles que se encuentran aguas arriba y aguas abajo, los cuales
influyen
en
la
misma
extensión
del
canal.
El resalto puede producirse en cualquier canal, pero en la práctica los resaltos se obligan a formarse en canales de fondo horizontal este fenómeno se presenta de varios tipos como lo son (ondular, débil, oscilantes, fuertes, estables). Donde el número de Freud va desde menor que uno a mayor que nueve y estos a la vez presenta un estado de fuerzas en equilibrio. El cual tiene lugar a un cambio violento del régimen de flujo de ser supercrítico a subcrítico, a su vez estos tiene lugar ya sea sobre la superficie libre de un flujo homogéneo o en una interface de densidad de un flujo estratificado. En cualquiera de estos casos el salto hidráulico va acompañado por una turbulencia importante y una disipación de energía. Un parámetro importante en el diseño de obras hidráulicas es la longitud del resalto. Que definirá la necesidad de incorporar obras complementarias para reducir esta longitud y aplicar medidas de protección de la superficie para incrementar su resistencia a los esfuerzos cortantes.
II.
OBJETIVOS
GENERAL Determinar por medio del experimento el comportamiento de un resalto hidráulico en un canal rectangular con pendiente variable. ESPECIFICOS Estudiar a través del experimento el comportamiento del resalto hidráulico en canales rectangulares de pendientes bajas o altas. Observar los diferentes tipos de resalto que se forman en la práctica en un canal horizontal. Observar el comportamiento de un resalto hidráulico generado por el paso de agua a través de una compuerta. III.
JUSTIFICACIÓN
Por medio de esta práctica se analizarán todos los aspectos de un fenómeno hidráulico tan importante como lo es el resalto hidráulico. Durante la práctica se utilizan las compuertas deslizantes del canal para generar distintos tipos de resalto siendo
de
interés
determinar
las
alturas conjugadas, qué tipo de resalto se tiene, cual es la longitud del mismo y qué tanta energía disipa. Además de esto se incorpora el estudio de la situación de un resalto hidráulico con pendiente
fuerte,
en
donde
el
estudiante debe deducir, considerando que el ángulo de inclinación del canal tiene un valor significativo y no puede ser despreciado. El resalto Hidráulico es un fenómeno de disipación de energía muy importante asociado principalmente a presas, vertederos y otros flujos supercríticos a superficie libre.
IV.
GENERACIÓN DEL RESALTO HIDRÁULICO:
El resalto hidráulico 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 fenómeno presenta un estado de fuerzas en equilibrio, en el que tiene lugar un cambio violento del régimen de flujo, de supercrítico a subcrítico .
V.
TIPOS DE RESALTO HIDRÁULICO:
VI.
PROCEDIMIENTO Nivelar el canal de laboratorio.
Abrir la válvula de pase, dando lugar a la circulación del caudal sobre el canal. Determinar el caudal real. Colocar la compuerta de tal forma que produzca un salto hidráulico simple
ubicándolo a la mitad del canal deje que se estabilice el salto. Medir la profundidad del flujo antes y después del salto. Regular la pendiente para tener flujo supercrítico. Insertar un obstáculo que impida el paso del flujo originando un salto
hidráulico forzado. Proceder a leer longitudes antes y después del Salto Hidráulico.
Media del Caudal Q •
Se realiza la lectura del caudal respectivamente.
Calculo del Área mojada en el Canal de Sección Rectangular
•
Donde:
•
A: Área en (m²).
•
b: Ancho de la sección transversal del canal o también conocido como ancho superficial en (m).
•
Y: Profundidad del agua medida desde la lámina hasta la superficie del fondo rugoso.
Calculo del Radio Hidráulico “RH” El radio hidráulico se debe determinar mediante la siguiente formula
•
Donde:
•
RH: Radio hidráulico en (m).
•
Am: Área mojada en (m²).
•
Pm: Perímetro mojado en (m).
Calculo de la Pendiente “S (%)”
•
Donde
•
S%: Pendiente o inclinación del canal de acrílico.
•
H1: Altura medida desde el piso hasta el canal en el apoyo 1.
•
H2: Altura medida desde el piso hasta el canal en el apoyo 2
•
X: Distancia medida entre las dos alturas.
Calculo de la Perdida de Energía
Calculo de la Eficiencia del Resalto Hidráulico
La relación entre la energía especifica antes y después del resalto se define como la eficiencia y puede demostrase mediante la siguiente ecuación:
Esta ecuación indica que la eficiencia depende únicamente del número de froude NF.
Calculo del Numero de Froude
Longitud Teórica del Resalto Hidráulico Puede definirse como la distancia medida desde la cara frontal del resalto hasta un punto en la superficie inmediatamente aguas abajo del remolino. En teoría esta longitud no puede determinarse correctamente pero ha sido investigada científicamente por muchos ingenieros hidráulicos.
VII. RESULTADOS DEL ENSAYO
Nº DE PRUEBA
CAUDAL ( lts/h)
Y1(mm)
Y2(mm)
LONGITUD(cm)
BASE(cm)
DESNIVEL(cm)
1 2 3
1200 1400 1600
4,6 6 7,2
36,5 39,8 42,2
20 22,7 27,8
6,5 6,5 6,5
10 10 10
DISTANCIA DEINTERBALO 160cm
VII.
DIST. MEDIA DE ALTURA 0,55cm--0,59cm--0,62cm
CALCULOS PARA CADA PRUEBA Primera prueba :
A mojada= b x y= (6.5) (0.55) = 3.58
Calculo de la Pendiente “S (%)” S (%)= 6.26
Calculo de la Perdida de Energía
Segunda prueba :
A mojada= b x y= (6.5) (0.59) = 3.84
Calculo de la Pendiente “S (%)” S (%)= 6.26
Calculo de la Perdida de Energía
Tercera prueba:
A mojada= b x y= (6.5) (0.62) = 4.03
Calculo de la Pendiente “S (%)”
S (%)= 6.26
Calculo de la Perdida de Energía
ANALISIS DE RESULTADOS Se puede observar en los datos obtenidos, que no hay mucha diferencia entre los datos medidos en el laboratorio y los datos calculados, esto se puede apreciar al momento de ver el error relativo entre los datos Además de esto, puede observarse gran exactitud entre la eficiencia que se
halla con los datos producto del experimento, y la eficiencia que se obtiene a partir de los datos teóricos o calculados. Sin embargo puede observarse grandes errores en la longitud del resalto medido en el laboratorio la longitud calculada.
CONCLUSIONES Del resultado del experimento realizado se puede concluir que se logró en parte el objetivo, ya que se obtuvieron resultados bastante parecidos para el cálculo de la profundidad de flujo antes y después del resalto al compararse los datos obtenidos del laboratorio y los obtenidos a través de cálculos.
También puede decirse que pudo haberse cometido un error al determinar en laboratorio cual es la longitud del resalto, ya que se observa gran diferencia entre dichos resultados y los que se hallaron a través del cálculo, lo cual genera un porcentaje de error bastante grande.
BIBLIOGRAFIA
Ven Te Chow. Hidráulica de los Canales Abiertos Editorial Diana Tercera Edición 1985. http://www.geocities.com/hidraulica_general/tp10-remansoyresalto.pdf (2012, 03). Resalto hidráulico. Recuperado 03, 2012, de http://www.buenastareas.com/ensayos/Resalto-Hidraulico/3690862.html http://atenea.unicauca.edu.co/~hdulica/11_resalto.pdf http://es.scribd.com/doc/68710191/Anexo-F-Guia-Lab-Oratorios
