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LABORATORIO HIDRAULICA IIRESALTO HIDRAULICOPRESENTADO POR:GONZALO CHAVEZ GUTIERREZ COD: D7300324OSCAR JAVIER FAJARDO ESPINOSA COD: PRESENTADO A:Ing. JESUS HERNANDO RAMOS CASTIBLANCOTUTOR UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADAINGENIERA CIVIL - SEPTIMO SEMESTREFAEDIS SEPTIEMBRE 2014OBJETIVO GENERALEn el laboratorio observar el comportamiento de un resalto hidrulico en un canal abierto de geometra rectangular y de fondo horizontal.Determinar por medio del experimento el comportamiento de un resalto hidrulico.OBJETIVOS ESPECIFICOSComprobar la validez de las ecuaciones que describen el comportamiento del flujo con respecto a los datos obtenidos en la experiencia.Toma de datos experimentales para aplicarlos luego en clculos y comparar. INTRODUCCIONEl resalto hidrulico es un fenmeno que se genera cuando un flujo supercrtico (rpido) y poco profundo, cambia sbitamente a subcrtico (lento) y profundo convirtiendo parte de la energa cintica inicial del flujo en energa potencial, sufriendo una inevitable prdida de energa en forma de calor.Se compone de flujo rpido o supercrtico, luego la zona critica en donde se genera el resalto o donde se disipa la energa, til tambin en laboratorios y empresas donde desean mezclar sustancias, luego aguas abajo el rgimen subcritico o flujo lento y con mayor profundidad.MARCO TEORICOAntecedentes.Investigado por primera vez experimentalmente por Giorgio Bidone, un cientfico italiano en 1818. El resalto hidrulico es conocido tambin como una onda estacionaria.El resalto hidrulico estuvo considerado como un fenmeno complejo y misterioso, pero en 1818, Bidone, realiz las primeras investigaciones sobre el resalto hidrulico, 10 aos ms tarde Belanger, analiz el fenmeno segn el principio de conservacin de energa y despus corrigi su anlisis usando la ecuacin impulso-momentum.

Generalidades.Las prdidas de energa son mayores a medida que la altura del salto es mayor.La distancia desde la parte frontal del salto hasta un punto sobre la superficie del flujo aguas abajo de la ola asociada con el resalto, se denomina longitud del resalto hidrulico.En la zona donde se forma el resalto se produce una macro turbulencia y un arrastre de aire hacia el interior de la masa lquida, estas propiedades son aprovechadas para mezclar productos qumicos usados en la purificacin del agua y para airearla cuando va a usarse en abastecimiento urbano.La distribucin de velocidades aguas abajo del resalto no es uniforme, existiendo una mayor velocidad cerca del fondo del canal, obtenindose resultados ligeramente diferentes a los obtenidos mediante anlisis tericos.

TABLA DE DATOSRESALTO HIDRAULICOPIEZOMETRO NLECT. INICIAL(mm)ABERTURA DE LA COMPUERTA (cm)a1 = 2 cma2 = 3 cm100,91,101,90110,71,802,30120,81,902,20130,81,802,60140,62,102,70150,72,302,80160,72,3010,50170,810,2011,00180,612,2012,30190,712,8012,40200,412,8012,40210,413,1012,40220,313,1012,7023013,3012,80y12,22,8y212,412,9D X4858Hv14,52627H010,810,810,8H3,715,216,2Q (cm3/s)10,10611,733q unitario (cm3/s)4,5944,190Velocidad4,0423,911Yc1,6661,559Fr8,7027,463Para Froude de 4.5 a 9; se tiene un intervalo de resaltos adecuados. El resalto est equilibrado y su accin es la deseada, siendo la disipacin de energa de 45% al 70%. Se denomina Resalto Estable.Se calcula el caudal correspondiente a cada apertura de la compuerta, con la siguiente formula

Donde;

Se calcula el rea y la velocidad del fluido en cada paso por el canal de la siguiente manera (ver tabla 3):

LINEA PIEZOMETRICAPIEZOMETRO NABERTURA DE LA COMPUERTA (cm)2 cm3 cmAltura Pi= Lectura Pi-Lectura inicial PiAltura Pi= Lectura Pi-Lectura inicial Pi100,201,00111,101,60121,101,40131,001,80141,502,10151,602,10161,609,80179,4010,201811,6011,701912,1011,702012,4012,002112,7012,002212,8012,402313,3012,80

Verificar la validez de la expresin Clculo de y2 a partir de la ecuacin de tirante conjugado, Los resultados tericos Vs experimentales son satisfactorios, el % de error son mnimos.

Aberturay2 Teoricoy2 Experimental% de Errora113,0012,405%a214,0912,909%

Fr= Numero de Froude g= Aceleracin de la gravedad en m/s Y= Altura de la lmina de aguaCalculo de perdida de energa en el resalto hidrulico.Aberturay1y2Ea12,2012,4010,20a22,8012,9010,10Se comprueba que el valor calculado satisface la expresin analtica, puesto que el % de error es pequeo.AberturaE ExperimentalE Terico% de Errora110,2011,54-12%a210,109,961%

Comparacin E experimental Vs. E calculado con Y2Longitud del resalto son aproximadas, Experimental Vs terico.Las longitudes como se aprecia son cercanas, el error puede ser de medicin fisica.AberturaX Teorico(cm)X Experimental(cm)% de Errora153,9948,0012%a256,4658,00-3%

Tabla calculo Energa especifica y Fuerza Especifica, Abertura 2 cmyreaVelocidadEnergaHFuerza especifica0,500,7513,4759,7550,66010,6610,751,0010,1065,9561,3277,5031,001,258,0854,3321,9936,2061,251,506,7373,5642,6605,7271,501,755,7753,2003,3275,7201,752,005,0533,0513,9936,0372,002,254,4923,0284,6606,6032,252,504,0423,0835,3277,3762,502,753,6753,1885,9938,3322,753,003,3693,3286,6609,4553,003,253,1103,4937,32710,7353,253,502,8873,6757,99312,164Tabla calculo Energa especifica y Fuerza Especifica, Abertura 3 cmyreaVelocidadEnergaHFuerza especifica0,500,7515,64412,9740,6609,7310,75111,7337,7671,3277,0811,001,259,3875,4911,9936,1781,251,57,8224,3692,6606,0861,501,756,7053,7913,3276,4941,7525,8673,5043,9937,2672,002,255,2153,3864,6608,3392,252,54,6933,3735,3279,6732,502,754,2673,4285,99311,2462,7533,9113,5306,66013,0453,003,253,6103,6647,32715,0593,253,53,3523,8237,99317,283

Porque la Fuerza especifica es constante antes y despus del Resalto hidrulico.

Para mantener un valor constante F1, la profundidad de flujo debe cambiar de y1 a y2 con la respectiva perdida de energa E, en el RESALTO HIDRULICO, en un fondo horizontal las fuerzas especficas antes y despus del resalto son iguales y la prdida de energa es una consecuencia del fenmeno.

Cada uno de los miembros de la ecuacin general del resaltohidrulicose compone de dos trminos: el primero representa la cantidad de movimiento del flujo que atraviesa la seccin del canal en la unidad de tiempo y por unidad de peso de agua; el segundo, el empuje hidrosttico por unidad de peso y tambin el momento esttico del rea respecto de la superficie libre. Debido a que ambos trminos tienen las mismas dimensiones de una fuerza por unidad de peso, se le conoce comofuerza especfica.Lo cual significa que la fuerza especfica es constante en cada seccin, siempre y cuando las fuerzas de resistencia externa as como el peso del fluido en la direccin del movimiento, en el tramo puedan despreciarse.