RESALTO HIDRAULICO.uss

INDICE GENERALIDADES:.................................................................................................... 3 OBJETIVO:............................................................................................................... 5 SALTO HIDRÁULICO................................................................................................. 5 ECUACIONES DEL RESALTO HIDRAULICO PARA DIFERENTES FORMAS DE SECCION DE UN CANAL........................................................................................................... 6 RESALTO HIDRAULICO EN UNA SECCION RECTANGULAR:........................................6 RESALTO HIDRAULICO EN UNA SECCION TRAPEZOIDAL:........................................14 RESALTO HIDRAULICO EN UNA SECCION CIRCULAR:.............................................17 RESALTO HIDRAULICO EN UNA SECCION PARABOLICA:..........................................18 CONCLUSIONES:.................................................................................................... 20 BIBLIOGRAFÍA........................................................................................................ 20

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I.INTRODUCCION La descripción del comportamiento hidráulico de los canales es una parte fundamental de la hidráulica y su diseño pertenece al campo de la ingeniería hidráulica. El salto hidráulico se define como el fenómeno físico que se produce en un canal cuando un flujo pasa de supercrítico a subcritico, manifestándose una elevación brusca de la superficie del agua. Entre las profundidades se visualiza algún grado de turbulencia (salto), lo que indica que cierta cantidad de energía se está disipando. El resalto hidráulico es muy efectivo en disipar energía mecánica ya que es extremadamente turbulento, lo que es un rasgo característico a tener en cuenta en aplicaciones a presas de tranquilización y vertederos. Los saltos hidráulicos ocurren cuando hay un conflicto entre los controles que se encuentran aguas arriba y aguas abajo, los cuales influyen en la misma extensión del canal. Este puede producirse en cualquier canal, pero en la práctica los resaltos se obligan a formarse en canales de fondo horizontal, ya que el estudio de un resalto en un canal con pendiente es un problema complejo y difícil de analizar teóricamente. El objetivo de la elaboración de este informe es determinar las características fundamentales del salto hidráulico en diferentes secciones de un canal. En el presente informe se presentara la teoría correspondiente a RESALTO HIDRAULICO en diferentes secciones de un canal.

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GENERALIDADES: En 1818, el italiano Bidone realizó las primeras investigaciones experimentales del resalto hidráulico. Esto llevó a Bélanger en 1828 a diferenciar entre las pendientes suaves (subcríticas) y las empinadas (supercríticas), debido a que se observó que en canales empinados a menudo se producían resaltos hidráulicos generados por barreras en el flujo uniforme original. De ahí en adelante muchos autores han realizado numerosos estudios y han citado sus resultados. (DIAZ 2001) En principio, la teoría del resalto desarrollada corresponde a canales horizontales o ligeramente inclinados en los que el peso del agua dentro del resalto tiene muy poco efecto sobre su comportamiento, y por consiguiente, no se considera el análisis. Sin embargo, resultados obtenidos de este modo pueden aplicarse a la mayor parte de los canales encontrados en problemas de ingeniería. Para canales con pendiente alta el efecto del peso del agua dentro del resalto puede ser tan significativo que debe incluirse en el análisis. (CAMARGO 2009) Una sección 3 aguas abajo de la misma. 1.-Comportamiento de la energía y fuerza específica en el flujo a través de una compuerta y en el desarrollo del resalto hidráulico.

El resalto hidráulico es un fenómeno local, que se presenta en el flujo rápidamente variado, el cual va siempre acompañado por un aumento súbito del tirante y una pérdida de energía bastante considerable (disipada principalmente como calor), en un tramo relativamente corto. Ocurre en el paso brusco de régimen supercrítico (rápido) a régimen subcritico (lento), es decir en el resalto hidráulico el tirante, en un

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corto tramo, cambia de un valor inferior al crítico a otro superior a este. La figura 4.1 muestra este fenómeno. (Bejar 2007) Generalmente el resalto hidráulico se forma cuando en una corriente rápida existe algún obstáculo o un cambio brusco de pendiente. Esto sucede el pie de estructuras hidráulicas tales como vertederos de demasías, rápidas, salidas de compuertas con descarga por el fondo.etc, lo que se muestra en la figura 4.2.

En un resalto como se muestra en la figura 4.3 se pueden realizar las siguientes observaciones.

De la figura 4.3 .La diferencia

∆ y = y 2− y 1

es la altura del resalto y L su longitud;

existen muchos criterios para encontrar este último valor.

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E1 , es la energía específica antes del resalto y

E2 la que posee la corriente

después de él. Se observa que en 2 la energía específica es menor que en 1, debido a las pérdidas de energía útil que el fenómeno ocasiona; estas pérdidas se ∆ E=E1 −E2 representa como: . .

OBJETIVO: OBJETIVO GENERAL. Determinar las características fundamentales del salto hidráulico en diferentes secciones de un canal. OBJETIVOS ESPECIFOS.  Diferenciar los resultados de las ecuaciones de resalto hidráulico para diferentes secciones.  Calcular el número de froude.  Establecer la Curva para determinar el tirante subcrítico conocido el régimen supercrítico y también el tirante supercrítico conocido el régimen subcritico en las diferentes secciones un canal.

SALTO HIDRÁULICO El salto hidráulico es el paso violento de un régimen supercrítico a un subcritico con gran disipación de energía. También se llama resalto. Esquemáticamente se ve en la figura 7.20. (Felices 2007)

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2 Figura 7.20 Salto Hidráulico

La fuerza Específica es la misma antes del salto y después del salto. Por llo tanto y 1 y2 son tirantes conjugados .La energía especifica disminuye de E 1 a E2.. Introducción al número de froude Veamos cómo es número de froude es útil para distinguir el tipo de régimen El número de froude es un indicador del tipo de flujo y describe la importancia relativa de las fuerzas gravitacionales e inerciales.sudefinicion general es

Si la velocidad de la corriente es igual a la crítica, entonces

Llegamos así a la importancia conclusión que en un régimen crítico el número de froude es igual a 1. En un rio la velocidad de la corriente es menor que la crítica y, por lo tanto, el número de Froude es menor que 1. E n una torrente la velocidad de la corriente es mayor que la crítica y, por lo tanto, el número es mayor que 1 entonces corresponde a un régimen supercrítico. Si el froude es menor que 1 el régimen es subcritico.

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ECUACIONES DEL RESALTO HIDRAULICO PARA DIFERENTES FORMAS DE SECCION DE UN CANAL RESALTO HIDRAULICO EN UNA SECCION RECTANGULAR: Partimos de la ecuación 7-88

Se divide ambos miembros por y13 y luego de algunas sustituciones se llega a

De donde

y1 y2

De acá se obtiene una ecuación en

Resolviendo esta ecuación se obtiene

Que es la ecuación de un salto hidráulico en un canal rectangular. La relación entre y1 los tirantes conjugados y 2 es en función exclusiva del número de froude incidente.

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3 representación gráfica del resalto hidráulico en un canal rectangular

Tipos de resalto hidráulico. Los resaltos hidráulicos se clasifican en varias clases según los estudios del U.S. Bureau of Reclamation, estos pueden clasificarse según el número de Froude aguas abajo.

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CARACTERÍSTICAS BÁSICAS DE RESALTO HIDRÁULICO. A continuación se estudian varias características básicas del resalto hidráulico en canales rectangulares horizontales. Pérdida de energía. En el resalto la pérdida de energía es igual a la diferencia de las energías especificas antes y después del resalto.

Eficiencia del resalto. La relación entre la energía antes y después del resalto.

Altura del resalto. La diferencia entre las profundidades antes y después del resalto.

LONGITUD DEL RESALTO. 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/o aplicar medidas de protección de la superficie para incrementar su resistencia a las tensiones de corte. La longitud del resalto puede definirse como la distancia medida desde la cara frontal del resalto y1 hasta un punto en la superficie inmediatamente aguas abajo del remolino y2. Los datos experimentales sobre la longitud del resalto pueden.

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Para canales triangulares simétricos, con ángulo =47.3° en el vértice

Y para canales parabólicos, con (F1 ≤3.00 ¿ :

Según Sieñchin:

Talud z 0 K 5 Según Schaumian:

Según Pavlovski:

0.5 7.9

0.75 9.2

1 10.6

1.25 12.6

En esta vista se observa el resalto hidráulico en un canal de sección rectangular

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1.5 15

Oleaje En un salto hidráulico se producen ondas que se propagan hacia aguas abajo. Sus alturas y periodos dependen del número de Froude incidente. Se designa como Hs a la altura significativa (promedio del tercio superior).Lopardo y Vernet han encontrado que.

Curva para determinar el tirante subcrítico conocido el régimen supercrítico

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Curva para determinar el tirante supercrítico conocido el régimen subcrítico

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RESALTO HIDRAULICO EN UNA SECCION TRAPEZOIDAL: Está determinada por los mismos parámetros geométricos que caracterizan la rectangular, el ancho de base b, la altura h, a los que se agregan los taludes laterales z1, z2, es claro, por consiguiente, que las paredes del canal tienen un ángulo de inclinación de artan (1/z). Es la solución más recomendada cuando es indispensable excavar para construir un canal. Se entiende, por lo tanto, que los taludes se escogen para garantizar la estabilidad geotécnica de la sección transversal. A pesar de esto, es necesario proteger las paredes con algún tipo de material, hormigón armado por lo general, cuando la magnitud de la pendiente del canal pueda inducir velocidades elevadas. Régimen supercrítico conocido:

Régimen supercrítico:

CURVAS PARA EL CÁLCULO DEL TIRANTE SUBCRITICO CONOCIDO EL REGIMEN SUPERCRITICOALCULOS: MECANICA DE FLUIDOS II

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CURVAS PARA EL CÁLCULO DEL TIRANTE SUPERCRITICO CONOCIDO EL REGIMEN SUBCRITICO.

RESALTO HIDRAULICO EN UNA SECCION CIRCULAR: Régimen supercrítico conocido:

A D

N= 2 DE FLUIDOS II MECANICA

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Régimen subcritico conocido:

N=

A D2

CANALES CIRCULARES, REPRESENTACION ADIMENSIONAL

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RESALTO HIDRAULICO EN UNA SECCION PARABOLICA:

Para determinar las ecuaciones final partimos de la siguiente ecuación.

Factorizando se determina lo siguiente 5 2 0.5 5 2 0.5 3.5 3 2.5 2 1.5 ( j −1)( j + j + j + j + j − f 1 j − f 1 )=0 3 3

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Luego dividimos la ecuación entre

0.5

j −1 y se obtiene lo siguiente

5 5 ( j 3.5 + j 3+ j 2.5 + j 2 + j 1.5− f 21 j 0.5− f 21)=0 3 3 Donde j 0.5 −1≠ 0 , pues si j 0.5 −1=0 → j=1, es decir :

y2 =1 y1

y 2= y 1 ,lo que indica que los tirantes conjugados serianiguales ,lo cual no se procucira el resalto hidráulico

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CONCLUSIONES: Se determinó los cálculos del resalto hidráulico para diferentes secciones de un canal. Se determinó la fórmula de froude, ya que de ello depende la altura del resalto hidráulico. Se determinó

las curvas para calcular el tirante subcrítico conocido el régimen

supercrítico y también el tirante supercrítico conocido el régimen subcritico en las diferentes secciones un canal.

BIBLIOGRAFÍA Bejar, Maximo Villon. Hidraulica de Canales. Peru: villon, 2007. CAMARGO, MÓNICA LILIANA DÍAZ. Estudio Comparativo Del Salto Hidraulico en canales de seccion trapezoidal y rectangular. Bogota: ., 2009. DIAZ, RODRIGUEZ. Hidraulica experimental. Septima Edicion. Bogota: Escuela colombiana de ingenieria, 2001. Felices, Arturo Rocha. Hidraulica de tuberias y canales. Peru: ., 2007.

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