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FLUJO RAPIDAMENTE VARIADORESALTO HIDRAULICO

DIEGO ALEJANDRO PEA 310515DIANA CAROLINA MELO 310514

Presentado a ENRIQUE ALEJANDRO TORRES PRIETO

HIDRAULICA

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE PALMIRAPALMIRA-VALLE, JUNIO 6 DE 2014FACULTAD DE INGENIERIA Y ADMINISTRACION

INTRODUCCION

EL flujo es rpidamente variado si la profundidad del agua cambia de manera abrupta en distancias compartidamente cortas, en este flujo se presenta un cambio abrupto de velocidades y de tirantes en un proceso llamado resalto hidrulico, segn los estudiosos este proceso en su mayora siempre va acompaado de de un aumento considerable en el tirante ya antes mencionado, adems de una prdida considerable de energa.El en desarrollo de la prctica, es necesario entender que para obtener un resalto hidrulico, se deben cumplir dos condiciones de pendiente y velocidad; las cuales sern adoptadas de una manera donde la pendiente sea subcritica y la velocidad del flujo sea supercrtica. Ya con la toma de datos se puede dar una aproximacin y un anilisis del perfil del flujo y del desarrollo del resalto hidrulico en nuestro canal

OBJETIVOS

Verificar que la fuerza del flujo sobre ambos lados del resalto sea igual Verificar las prdidas de energa en el resalto hidrulico

PROCEDIMIENTO

En el laboratorio insertaremos una compuerta de fondo en su abertura mnima, luego incrementaremos la abertura de esta compuerta.En este punto debemos entender el resalto en relacin a la abertura de la compuerta.A la luz de su respuesta, realice los siguientes pasos:1) Insertar la compuerta de fondo a su abertura mnima2) Ajustar el canal para una pendiente de 1 por mil3) Ajustar el caudal de forma que no reboce el canal4) Aforar el caudal5) Analice donde se debe ubicar el resalto para iniciar el laboratorio. El resalto se debe ubicar cerca de la compuerta o cerca al final del canal?Vare la pendiente para esto (Tenga en cuenta la discusin al comienzo del procedimiento).6) Describir en detalle el perfil del flujo a lo largo del canal con especial atencin al resalto hidrulico. Describa el flujo aguas arriba de la compuertay aguas debajo de la compuerta, teniendo especial cuidado en describir el inicio y final del resalto (use los limnimetros)7) Calcular el tirante crtico para estas condiciones8) Incrementar la abertura de la compuerta cinco veces hasta la profundidad crtica y repetir los puntos 5, 6 y 7 cinco veces (seis medidas en total).

DESARROLLO DEL INFORMEPuntos 1, 2, 3,4, TABLAS DE DATOS CON SUS RESPECTIVAS GRAFICASCOMPUERTA 1y(m)x(m)Q(m3/s) Base (m)Area (m2)Vel (m/s)EYGF. Especifica

0000

0,17110,0105960,20,03420,30982460,175890,08550,003258748

0,17620,0105960,20,03520,30102270,180620,0880,003422741

0,17630,0105960,20,03520,30102270,180620,0880,003422741

0,03340,0105960,20,00661,60545450,164370,01650,001842987

0,03650,0105960,20,00721,47166670,146390,0180,00171918

0,04260,0105960,20,00841,26142860,12310,0210,001538897

0,04670,0105960,20,00921,15173910,113610,0230,001455619

0,05280,0105960,20,01041,01884620,104910,0260,001370878

0,0618,20,0105960,20,01220,86852460,099450,03050,001310213

0,0738,5250,0105960,20,01460,72575340,099850,03650,001316802

0,0738,850,0105960,20,01460,72575340,099850,03650,001316802

0,0779,1750,0105960,20,01540,68805190,101130,03850,00133608

0,0799,50,0105960,20,01580,67063290,101920,03950,001348466

0,0859,8250,0105960,20,0170,62329410,10480,04250,001395734

0,07910,150,0105960,20,01580,67063290,101920,03950,001348466

Tabla 1. Datos con la compuerta abierta o,o47 m

Grafica 1. Lnea de energa a lo largo del canal, lnea de superficie de flujo y lnea de flujo critico

Grafica 1.1. Grafica de Energa Especifica Vs Caudal aforado en el laboratorio


COMPUERTA 2ycy(m)x(m)Q(m3/s) Base (m)Area (m2)Vel (M/s)EYGF. Especifica

000

0,0660,16100,0105960,20,03220,329068320,166519160,08050,00294753

0,0660,16110,0105960,20,03220,329068320,166519160,08050,00294753

0,0660,16120,0105960,20,03220,329068320,166519160,08050,00294753

0,0660,03430,0105960,20,00681,558235290,157756230,0170,00179868

0,0660,03940,0105960,20,00781,358461540,133057990,01950,0016194

0,0660,04450,0105960,20,00881,204090910,117895770,0220,00149417

0,0660,04660,0105960,20,00921,151739130,113609740,0230,00145562

0,0660,046970,0105960,20,009381,129637530,11193980,023450,00144011

0,0660,0477,60,0105960,20,00941,127234040,111763330,02350,00143845

0,0660,057,80,0105960,20,011,05960,107224880,0250,0013945

0,0660,07380,0105960,20,01460,725753420,099845980,03650,0013168

0,0660,076590,0105960,20,01530,692549020,100945680,038250,00133326

0,0660,083100,0105960,20,01660,638313250,103766760,04150,00137836

Tabla 2 . Datos con la compuerta abierta o,0495 m




COMPUERTA 3

y(m)x(m)Q(m3/s) Base (m)Area (m2)Vel (m/s)EYGF. Especifica

0,1600,0105960,20,0320,3311250,165588370,080,00291766

0,15810,0105960,20,03160,335316460,163730740,0790,00285858

0,15820,0105960,20,03160,335316460,163730740,0790,00285858

0,0430,0105960,20,0081,32450,129413880,020,00159062

0,0440,0105960,20,0081,32450,129413880,020,00159062

0,04250,0105960,20,00841,261428570,123101020,0210,0015389

0,04760,0105960,20,00941,127234040,111763330,02350,00143845

0,057,20,0105960,20,011,05960,107224880,0250,0013945

0,0817,40,0105960,20,01620,654074070,102804940,04050,00136258

0,0817,60,0105960,20,01620,654074070,102804940,04050,00136258

0,0827,80,0105960,20,01640,646097560,103276350,0410,00137026

0,0717,950,0105960,20,01420,746197180,099379730,03550,00131008

0,07680,0105960,20,01520,697105260,100768390,0380,00133056

0,078290,0105960,20,015640,677493610,101594370,03910,0013433

0,081100,0105960,20,01620,654074070,102804940,04050,00136258

Tabla 3 . Datos con la compuerta abierta 0,0525 m


Grafica3.1. Grafica de Energa Especifica Vs Caudal aforado en el laboratorio


COMPUERTA 4

y(m)x(m)Q(m3/s) Base (m)Area (m2)VelEYGF. Especifica

0,1400,0105960,20,0280,378428570,147299090,070,00236875

0,13810,0105960,20,02760,383913040,145512190,0690,00231907

0,13920,0105960,20,02780,381151080,146404490,06950,00234379

0,04330,0105960,20,00861,232093020,120372740,02150,00151571

0,04540,0105960,20,0091,177333330,1156480,02250,00147416

0,04750,0105960,20,00941,127234040,111763330,02350,00143845

0,04760,0105960,20,00941,127234040,111763330,02350,00143845

0,0756,20,0105960,20,0150,70640,100433280,03750,0013255

0,0726,40,0105960,20,01440,735833330,099596880,0360,00131319

0,0846,60,0105960,20,01680,630714290,104275260,0420,00138685

0,0816,760,0105960,20,01620,654074070,102804940,04050,00136258

0,078270,0105960,20,015640,677493610,101594370,03910,0013433

0,07980,0105960,20,01580,670632910,101922960,03950,00134847

0,08490,0105960,20,01680,630714290,104275260,0420,00138685

0,081100,0105960,20,01620,654074070,102804940,04050,00136258





COMPUERTA 5

y(m)x(m)Q(m3/s) Base (m)Area (m2) Vel (m/s)EYGF. Especifica

0,13100,01060,20,02620,40440,13930,06550,0022

0,1310,01060,20,0260,40750,13850,06500,0021

0,1320,01060,20,0260,40750,13850,06500,0021

0,04330,01060,20,00861,23210,12040,02150,0015

0,04640,01060,20,00921,15170,11360,02300,0015

0,04750,01060,20,00941,12720,11180,02350,0014

0,0475,60,01060,20,00941,12720,11180,02350,0014

0,0595,800,01060,20,01180,89800,10010,02950,0013

0,0796,000,01060,20,01580,67060,10190,03950,0013

0,0836,200,01060,20,01660,63830,10380,04150,0014

0,0766,40,01060,20,01520,69710,10080,03800,0013

0,08370,01060,20,01660,63830,10380,04150,0014

0,082580,01060,20,01650,64220,10350,04130,0014

0,082990,01060,20,016580,63910,10370,04150,0014

0,0829100,01060,20,016580,63910,10370,04150,0014





COMPUERTA 6

y(m)x(m)Q(m3/s) Base (m)Area (m2)VelE. EspecificaYGF. Especifica

0,12400,0105960,20,02480,427258060,133304250,0620,00199909

0,12210,0105960,20,02440,43426230,131611810,0610,00195746

0,12120,0105960,20,02420,437851240,130771340,06050,00193703

0,04430,0105960,20,00881,204090910,117895770,0220,00149417

0,04440,0105960,20,00881,204090910,117895770,0220,00149417

0,04450,0105960,20,00881,204090910,117895770,0220,00149417

0,055,20,0105960,20,011,05960,107224880,0250,0013945

0,0845,40,0105960,20,01680,630714290,104275260,0420,00138685

0,0865,60,0105960,20,01720,616046510,105343190,0430,00140501

0,085,80,0105960,20,0160,662250,102353470,040,00135531

0,08560,0105960,20,0170,623294120,1048010,04250,00139573

0,08470,0105960,20,01680,630714290,104275260,0420,00138685

0,07980,0105960,20,01580,670632910,101922960,03950,00134847

0,08290,0105960,20,01640,646097560,103276350,0410,00137026

0,081100,0105960,20,01620,654074070,102804940,04050,00136258





5).

Tabla 7. Prdidas de energa, para las grficas de energa especfica y fuerza especfica en los seis resaltos

AberturaE1E2perdidas

10,0470,10490,10380,0011

20,04950,11180,10710,0047

30,05250,10720,10430,0029

40,05550,11180,10710,0047

50,05850,11180,10710,0047

60,06150,11790,11020,0077

6).Tabla 8. Ecuacin de las profundidades conjugadas tanto para el conjugado menor y para el conjugado mayor con los datos experimentales y el error de la aproximacin terica.

ExperimentalesTeoricosError

aberturaYconj menor (m)Yconj mayor (m)Yconj mayor (m)Yconj menor (m) Yconj menor (m)Yconj mayor (m)

10,0520,0850,08210,04994,19913,5604

20,0470,0730,08930,059320,697618,2690

30,050,0810,08490,05285,30464,5525

40,0470,0840,08930,05067,13175,9533

50,0470,0790,08930,054313,490211,5513

60,0440,0860,09410,049210,59098,6515

7). Grafica 7. Prdidas en el resalto Vs la abertura de la compuerta.

PREGUNTAS

1. De acuerdo a los objetivos que conclusiones puede usted dar

Realizando esta prctica y con los resultados obtenidos, Mediante los diferentes clculos y deducciones, se logr efectuar un anlisis sobre las circunstancias que rodean un resalto hidrulico. Esto permiti valorar diferentes aspectos, como la fuerza, energa especfica, y las perdidas, a su vez caractersticas del flujo rpidamente variado. Se pudo establecer que el procedimiento prctico est relativamente aproximado al terico.

2. Sugiera tres aplicaciones del resalto hidrulico donde su prdida de energa pueda ser aprovechada

Para airear el agua para abastecimiento de agua a las ciudades.

Para indicar condiciones especiales del flujo, tales como la existencia del flujo supercrtico o la presencia de una seccin de control siempre que se pueda ubicar

Recuperar altura o aumentar el nivel del agua en el lado de aguas debajo de una canaleta de medicin y mantener un nivel alto del agua en el canal de irrigacin o de cualquier estructura para distribucin de aguasKING W, Horace. Manual de Hidrulica. Limusa. 1995

Incrementar el peso sobre la zona de aguas debajo de una estructura de mampostera y reducir la presin hacia arriba bajo dicha estructura aumentando la profundidad del agua en su zona de aguas abajo.KING W, Horace. Manual de Hidrulica. Limusa. 1995

Mantener y/o aumentar el caudal por debajo de una compuerta deslizante manteniendo alejada la profundidad de aguas abajo, debido a que la altura efectiva se reducir si la profundidad de aguas abajo ahoga el resalto. KING W, Horace. Manual de Hidrulica. Limusa. 1995

3. Por qu las variaciones de la compuerta se hicieron hasta la profundidad crtica?

Los cambios en la compuerta se hicieron a una profundidad crtica, porque si los cambios alcanzan el tirante crtico, el flujo sera diferente, por lo que no se presentara un resalto hidrulico.

4. Qu pasara si utilizamos aberturas de la compuerta mayores a la profundidad crtica?

Si aplicamos aberturas en la compuerta mayores a la profundidad critica, se despreciara un cambio de rgimen, por lo que un resalto no se desarrollara, y el flujo no cumplira las caractersticas para ser rpidamente variado.

5. Qu concluye sobre la grfica de prdidas en el resalto versus abertura de la compuerta?

Se puedo concluir que cuando la apertura es mayor en la compuerta, las prdidas de energa tambin sern mayores, debido a que la energa est a razn del tirante. Tabla 7.

6. Cmo clasificara, segn la forma, cada uno de los resaltos observados en el laboratorio?

Lo observado en el laboratorio nos muestran grupos de resaltos desarrollados, tenemos que desde la apertura 1 hasta las 5, se presentan resaltos ondulados, segn el concepto terico de Froude, estando entre 1,0 y 1,7. En la ltima abertura la 6, se present a nuestro criterio y siguiendo el lineamiento de froude un resalto dbil, entre 1,7 y 2,5.

7. A dnde va la energa que se pierde?

Cuando se presenta un flujo rpidamente variado, su tirante cambia en una distancia corta, lo cual hace que se genere un resalto hidrulico, donde esencialmente hay una alteracin de las molculas de agua, lo que produce energa en forma de calor y por lo cual se disipa y produce las perdidas.

8. Qu mtodo de estimacin de la longitud del resalto empleara usted en futuras aplicaciones?

El mtodo de la estimacin de la longitud del resalto en futuras aplicaciones y que consideramos ms preciso, y que se ajustara a nuestra necesidad ser el mtodo 2.

BIBLIOGRAFIA

Ven te chow. Hidrulica de canales abiertos. Mac Graw Hill. Santaf de Bogot, 2004 Castilla Ruiz, Antonio y Galviz Castao, Gerardo. Bombas y estaciones de bombeo. cinera. Cali, 1993 http://biblioteca.pucp.edu.pe/docs/elibros_pucp/chereque_wendor/mecanica_de_fluidos_2.pdf

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