UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE TECNOLOGIA DE LA CONSTRUCCION DEPARTAMENTO DE HIDRAULICA

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1 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA ACULTAD DE TECNOLOGIA DE LA CONSTRUCCION DEPARTAMENTO DE HIDRAULICA LABORATORIO DE HIDRAULICA II PRACTICA # 3 TEMA: DETERMINACION DEL SALTO HIDRAULICO INTEGRANTES: NOTA: PROESOR DE TEORIA PROESOR DE PRACTICA ECHA DE REALIZACIÓN ECHA DE ENTREGA : : : : Manaua, Nicaraua

2 INTRODUCCION El salto Hidráulico es un fenómeno local que consiste en la súbita elevación de la superficie del aua produciendo la transición de un flujo supercrítico a uno subcrítico. La ocurrencia de un salto hidráulico está determinada por las condiciones del flujo auas arriba auas abajo del salto. En la fiura #, la compuerta determina un flujo supercrítico, mientras que el vertedor oblia la existencia de un flujo subcrítico auas abajo, la transición se lora a través del salto hidráulico. Compuerta Vertedor iura # lujo Salto lujo Subcrítico Supercrítico Hidráulico Otra forma de producir el Salto Hidráulico es utilizando obstáculos que frenen el flujo supercrítico obliándolo a pasar a subcrítico. Por ejemplo, los señalados en la fiura #. iura # El Salto Hidráulico producido por obstáculos recibe el nombre de SALTO HIDRÁULICO ORZADO, mientras que el producido solamente por las condiciones del canal se denomina SALTRO HIDRÁULICO SIMPLE. En ambos casos, la existencia de corrientes secundarias en las cresta del salto, que en los casos más violentes produce mezcla de aire en la corriente, produce pérdidas de enería cuo cálculo resulta mu complicado. 5

3 En consecuencia, la ecuación de la Enería resulta impráctica para el análisis, teniendo que recurrir al uso de la ecuación de Impulso Cantidad de Movimiento. IMPORTANCIA DEL SALTO HIDRAULICO (APLICACION) En el campo de flujo de canales abiertos, el salto hidráulico suele tener muchas aplicaciones entre las que se incluen:. La disipación de enería en flujos sobre diques, vertederos otras estructuras hidráulicas.. El mantenimiento de altos niveles de aua en canales que se utilizan para propósitos de distribución. 3. Incremento del asto descarado por una compuerta deslizante, al rechazar el retroceso del aua contra la compuerta, esto aumenta la cara efectiva con ello la descara. 4. La reducción de la elevada presión bajo las estructuras, mediante la elevación del tirante del aua sobre la uarnición de defensa de la estructura. 5. Mezcla de sustancias químicas usadas para tratamiento de aua. 6. Remoción de bolsas de aire con flujo de canales abiertos en canales circulares. OBJETIVOS:. ue el estudiante visualice los saltos hidráulicos simple forzado.. ue el alumno conozca el procedimiento que se usa para determinar los elementos del salto hidráulico (Lonitud, Tirantes Conjuados, uerza producida por Obstáculos Pérdida de Enería). EUIPOS Y MATERIALES Canal Hidráulico. Compuerta. Aua Enería Eléctrica. Aparato de Vernier (Hidrómetros) Pesas GENERALIDADES Consideremos un tramo horizontal de un canal de sección transversal cualquiera donde se produce el salto hidráulico el volumen de control limitado por las secciones (antes después del salto), por el piso del canal por la superficie libre del aua. L V 6

4 Y V H Consideramos que se satisfacen las siuientes condiciones para aplicar la Ecuación de Cantidad de Movimiento:. Canal horizontal de sección constante.. Se desprecia resistencia de fricción oriinada en la pared del canal debido a la poca lonitud del tramo del salto. 3. Dentro del tramo no ha obstáculos que ocasionen una fuerza de empuje dinámico. H Y H P * A, por tanto H A H P * A, por tanto H A La ecuación de Impulso Cantidad de Movimiento entre las secciones viene a ser: V H H H V V H H H H A A A A A Dividiendo por tendremos A A con Y Y A A Entonces, la fuerza específica o unción Impulso (Momentum) se define como: M i Ai Ai Donde el primer término representa el empuje hidrostático por unidad de peso también el momento estático del área respecto de la superficie libre. El seundo término representa la cantidad de movimiento del flujo que atraviesa la sección del canal en la unidad de tiempo por unidad de peso del aua. A H A A A A 7

5 unitario Utilizando el hecho de que, para canal rectanular, q b la definición de caudal, la fuerza específica para canal rectanular puede ser escrita como: q b b M Y se define la fuerza específica por unidad de ancho M' como: M q M I b Para un Salto Hidráulico orzado, la fuerza ejercida por el obstáculo P f se determina por: Pf I I M M b LONGITUD DEL SALTO La lonitud del salto ha recibido ran atención de los investiadores, pero hasta ahora no se ha desarrollado un procedimiento satisfactorio para su cálculo. Se acepta comúnmente que la lonitud L del salto se defina como la distancia medida entre la sección de inicio la sección inmediatamente auas abajo en que termina la zona turbulenta. Un salto hidráulico se formará en el canal si el número roude del flujo, la profundidad del flujo auas arriba, una profundidad auas abajo satisfacen la ecuación: 8 V 8 V b La lonitud del salto se puede determinar por las siuientes expresiones:. Para Canales Rectanulares L L.5.9 (Pavlovski) L 0.3 (Chertonsov) 80 L * E (Aivazion) 8

6 . Para Canales Trapezoidales b b L 5 4 (Chevtousov) b b anchos de plantilla b PERDIDA DE ENERGIA 0.8 L (Meierov) P m a).- Para el salto hidráulico simple: E 4 3 b).- Para el salto hidráulico forzado: E q PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL. Calibrar los hidrómetros.. Nivelar el canal de laboratorio. 3. Abrir la válvula de pase, dando luar a la circulación del caudal sobre el canal. 4. Determinar el caudal real. 5. Coloque la compuerta de tal forma que produzca un salto hidráulico simple, ubicándolo a la mitad del canal, deje que se estabilice el salto. 6. Mida la profundidad del flujo antes después del salto (5antes 5 después) en intervalos de pl. 7. Aplicar 40 vueltas al mecanismo reulador de pendiente para tener flujo supercrítico. 8. Coloque un obstáculo que impida el paso del flujo oriinando un salto hidráulico forzado. 9. Proceda a leer tirantes antes después del Salto Hidráulico (5 antes 5 después) en intervalos de pl. CUESTIONARIO.. Cuáles son las fuentes de error en el experimento?. Investiar cómo se clasifican los tipos de salto hidráulico de acuerdo al número de roude 3. Indique bajo qué condiciones de flujo, ocurren los saltos hidráulico en el experimento. 9

7 4. Calcular la fuerza específica o la cantidad de movimiento producido tanto auas arriba como auas abajo. 5. Determinar los tirantes conjuados en cada caso. 6. Determinar la lonitud del salto hidráulico. 7. Calcular la fuerza por unidad de ancho que ejerce el flujo sobre el obstáculo. 8. Calcular la pérdida de enería 9. Interpretar los resultados obtenidos. 0. Expona sus suerencias acerca de la práctica. TABLA PARA LA TOMA DE DATOS EXPERIMENTALES Y RESULTADOS. Cálculo del Caudal. Parámetro Promedio Tiempo (se) (m 3 /s). Profundidades de flujo para el Salto Hidráulico Simple Parámetro (Auas arriba) Y(auas abajo) 3. Profundidades de flujo para el Salto Hidráulico orzado Parámetro (Auas arriba) Y(auas abajo) 4. Lonitudes experimentales para ambos tipos de salto Parámetro Simple orzado L 5. Resultados del experimento Parámetro Y Y L Δ E P Salto Simple Salto orzado 0

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