Laboratorio resalto hidraulico

[pic 1][pic 2][pic 3]

RESALTO HIDRÁULICO

Jostein Rolon, Víctor Rodríguez, Juan Pimienta, Nicolas Ruiz

Laboratorio de Hidráulica, Programa de Ingeniería Civil, Universidad de la costa CUC

Oriana Daza

15/04/2022

Ingeniería Civil

15/04/2022

1. Introducción

El resalto hidráulico es el fenómeno que se genera cuando una corriente super crítica cambia súbitamente a subcrítica. El resalto hidráulico puede ocurrir de diferentes maneras, pero es más común en los laboratorios son: (1) colocar una pendiente suave u horizontal aguas abajo del flujo supercrítico. (2) Ubicar un vertedero aguas debajo del canal que provoque un cambio de régimen alrededor del mismo. En esta experiencia de laboratorio se busca identificar las características del resalto hidráulico producido por el flujo de agua por debajo de una compuerta.

1. Objetivos

• Identificar las características del resalto hidráulico producido por el flujo de agua por debajo de una compuerta.

1. Marco teórico.

1. Nomenclatura utilizada

[pic 4]

1. Conceptos básicos.

Según la U S B R, el resalto hidráulico se puede clasificar dependiendo del valor del número de froude en la sección antes del resalto (supercrítico). La transición, en movimiento permanente, de régimen rápido a lento se realiza con una gran disipación local de energía presentándose un frente abrupto muy turbulento conocido con el nombre de resalto hidráulico.

[pic 5]

Considerando las fuerzas actuales dentro de un fluido en ambos lados del resalto hidráulico, se puede demostrar que:

∆𝐻 = 𝑦𝑎

2

+  𝑎[pic 6][pic 7]

2𝑔

− (𝑦𝑏

𝑉2

+ 𝑏 ) 2𝑔[pic 8]

Ecuación 1. Energía disipada en el resalto Donde: ∆𝐻, Pérdida de energía debido al resalto.

𝑉𝑎, Velocidad media antes del resalto.

𝑦𝑎, Profundidad del flujo antes del resalto.

𝑉𝑏, Velocidad media después del resalto.

𝑦𝑏, Profundidad del agua después del resalto.

Dado que la sección es corta, entonces 𝑦𝑎=𝑦1y 𝑦𝑏=𝑦3.

Si el canal es rectangular con pendiente horizontal (o muy baja) y se presenta un resalto hidráulico, se puede demostrar lo siguiente:

∆𝐻 =[pic 9]

(𝑦3 − 𝑦1)3 (4𝑦3𝑦1)

Ecuación 2. Energía disipada en el resalto en términos de 𝑦1y 𝑦3

También se puede demostrar que existente una relación entre las profundidades que establece la siguiente ecuación:

[pic 10]

𝑦3 = 1 (√1 + 8𝐹2 − 1)

[pic 11]

𝑦1        2        1

Ecuación 3. Relación de profundidades

1. Metodología

1. Equipos

Para la realización de este ensayo utilizamos los siguientes equipos.

• Banco hidráulico Armfield F1-10

[pic 12]

• Canal Armfield

[pic 13]

• Compuerta ajustable

[pic 14]

• Vertedero pared delgada o similar disponible en el laboratorio.

[pic 15]

• Cronómetro

[pic 16]

1. Procedimiento

• Asegúrese que el canal se encuentra en posición horizontal (S=0%).
• Coloque la compuerta aguas arriba con el filo mirando hacia arriba.
• Ubique un vertedero en la parte inferior del canal-Ubique y calibre los medidores de nivel para tener 𝑦1y 𝑦3.
• Ajuste la compuerta para una abertura de 0.015m.
• Abra la válvula del tanque hasta evidenciar un resalto hidráulico ondulatorio y determine el caudal (Verificar la existencia del Resalto calculando el Y crítico). Tome la longitud del resalto y regístrela.
• Abra la válvula un poco más y aumente la altura del vertedero aguas abajo, notará que el resalto se traslada aguas arriba.
• Aumente la abertura de compuerta en 0.01m y repita los pasos anteriores.

1. Datos sintéticos suministrados

...