LABOR 2

1. JUSTIFICACIÓN

En el siguiente informe de laboratorio de Resalto hidráulico se quiere dar a conocer el concepto, la determinación de forma experimental y teórica de las características generales del mismo, profundidades antes, durante y después del resalto hidráulico, para luego hallar las perdidas y la potencia producida por el resalto.

El resalto hidráulico se presenta cuando laprofundidad de flujo cambia de un valor supercrítico o bajo a un valor subcritico o superior en el que se presenta una turbulencia o remolino. También se presenta cuando se detiene el flujo de agua por medio de una o estructura hidráulica.

El resalto hidráulico es un fenómeno local que tiene gran aplicación en la hidráulica ya que es usado como aforador de caudal y como disipador de energía.












2.OBJETIVOS

Calcular el caudal del flujo.

Determinar teóricamente el cambio de las profundidades (antes, durante y después del resalto) partiendo de los datos tomados en el ensayo de laboratorio.

Hallar las perdidas de energía producidas por el resalto hidráulico.

Calcular la potencia que se disipa en el resalto hidráulico y la fuerza en la compuerta que evitará su volcamiento.

Graficar lacurva de Energía y de Fuerza Especifica.













3. MARCO TEORICO
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.
Este fenómeno presenta un estado de fuerzas en equilibrio, en el que tiene lugar un cambio violento del régimen de flujo, de supercrítico asubcrítico. Consideremos el siguiente esquema:

Figura 5.1 - Resalto hidráulico
En la sección 1, actúan las fuerzas hidrostática F1h y dinámica F1d; en forma similar pero en sentido contrario en la sección 2, F2h y F2d. En ambas secciones la sumatoria de fuerzas da como resultado F1 y F2 respectivamente. En el estado de equilibrio, ambas fuerzas tienen la misma magnitud pero dirección contraria (lafuerza F1h es menor a F2h, inversamente F1d es mayor a F2d). Debido a la posición de las fuerzas resultantes, ambas están espaciadas una distancia d, lo cual genera un par de fuerzas de la misma magnitud pero de sentido contrario. En razón a la condición de líquido, las partículas que la componen adquirirán la tendencia de fluir en la dirección de las fuerzas predominantes, presentándose lamezcla del agua con líneas de flujo superficiales moviéndose en sentido contrario a la dirección de flujo y de manera inversa en la zona cercana a la solera. El repentino encuentro entre las masas de líquido y el inevitable choque entre partículas, provocan la generación de un medio líquido de gran turbulencia que da lugar a la absorción de aire de la atmósfera, dando como resultado un medio mezclaagua-aire.
Para un metro de ancho de un canal, se considera el escurrimiento de una masa de fluido por unidad de tiempo.
Las características del resalto hidráulico han sido aprovechadas para reducir las velocidades de flujo en canales a valores que permitan el escurrimiento sin ocasionar tensiones de corte superiores a los límites permitidos por los materiales que componen el perímetro mojado. Ellugar geométrico en el que se presenta el resalto se denomina colchón hidráulico.
Diferentes investigadores han profundizado en el tema de la disipación de la energía a través de un resalto hidráulico; algunos han puesto atención a la relación entre los tirantes y condiciones de flujo antes y después del resalto, los menos han abordado los mecanismos internos que gobiernan un resalto hidráulico.
Sehan investigado diferentes formas de colchones hidráulicos con el objeto de lograr una mejor disipación de energía en una menor longitud.
Tipos de resalto hidráulico
El Bureau of Reclamation investigó diferentes tipos de resalto hidráulico en canales horizontales, cuya base de clasificación es el número de Froude, a saber:
Fr1 = 1
Flujo crítico, por lo que no se forma ningún resalto.
Fr1 = 1 a 7...