I. INTRODUCCION

Son muchas las aplicaciones del resalto hidrulico en ingeniera, en acueductos, aliviaderos, alcantarillas, vertederos, zanjas de drenaje pero tambin la naturaleza no est exenta de este tipo de fenmenos que mejor ejemplo que los arroyos o ros, con sus saltos de agua. La importancia del resalto hidrulico se basa en que es un destructor de energa que permite as reducir la velocidad de la corriente y evitar posibles daos. Hemos intentado hacer un trabajo breve pero exhaustivo de la materia, poniendo nuestro esfuerzo de modo que el trabajo fuese instructivo, de fcil lectura e interesante. En el desarrollo del texto se ha huido intencionadamente del artificio matemtico al que se presentan estas materias. Por el contrario, nos hemos esforzado en exponer de forma clara sencilla y con rigor, los conceptos fsicos correspondientes.

II. OBJETIVOS

2.1 General

Comprobar experimentalmente la longitud del resalto hidrulico en el canal rectangular.

2.2 Especifico

Determinar la relacin existente entre los tirantes y el nmero de froude en un canal rectangular e indicar el tipo de salto.

Estudiar el fenmeno en un canal rectangular pasando del rgimen supercrtico al rgimen subcritico (salto hidrulico)

Por medio de las formulas empricas calcular la longitud del resalto hidrulico del canal rectangular

III. MARCO TEORICO

Resalto hidrulico

El resalto hidrulico es un fenmeno local que se produce en condiciones de cambio de rgimen de flujo supercrtico (condicin de control aguas arriba) a flujo subcrtico (condicin de control aguas abajo), acompaado de remolinos o vrtices turbulentos y gran disipacin de energa (ver figura 2-7). Entre sus aplicaciones ms frecuentes se encuentran: Disipacin de energa en estructuras hidrulicas en donde se desee evitar procesos de socavacin (diques, vertederos, entre otros). Mantenimiento y/o incremento de niveles de lmina de agua en canales de riego y distribucin. Reduccin de presin bajo estructuras, mediante elevacin de la lmina de agua. Aireacin y decloracin de agua para abastecimiento potable. Remocin de burbujas de aire atrapadas en conductos cerrados parcialmente llenos. Produccin de condiciones especiales de flujo, como por ejemplo, flujo crtico en una seccin de control aguas abajo en la que se pueda medir el caudal circundante en un canal, de una manera efectiva y econmica (Sotelo, 2002), (French, 1988)

RESALTO HIDRULICO EN CANALES HORIZONTALES CON SECCIN RECTANGULARLos resaltos hidrulicos en fondo horizontal se clasifican de acuerdo con los estudios del U.S Bureau of Reclamation USBR- (1963), segn el nmero de Froude, de la siguiente manera:F1=1.0 a 1.7, Resalto Ondulante, la superficie del agua muestra ondulaciones.

F1=1.7 a 2.5, Resalto Dbil, se desarrolla una serie de remolinos sobre la superficie del resalto, sin embargo, la superficie del agua hacia aguas abajo y la velocidad a travs de la seccin permanecen razonablemente uniformes, con una baja prdida de energa.

F1=2.5 a 4.5, Resalto Oscilante, existe un chorro oscilante que entra desde el fondo del resalto hasta la superficie y se devuelve sin ninguna periodicidad. Cada oscilacin origina una onda de gran longitud y perodo irregular, que generalmente se traslada a grandes distancias aguas abajo, causando daos a las diversas estructuras hidrulicas de encauzamiento

F1=4.5 a 4.9, Resalto Estable, la extremidad de aguas abajo del remolino superficial y el punto sobre el cual el chorro de alta velocidad tiende a dejar el flujo ocurren prcticamente en la misma seccin vertical. El tirante aguas abajo tiene menos influencia sobre la accin y posicin del resalto; La disipacin de energa lograda por este tipo de resalto vara entre el 45% y el 70%.

F1>9.0, Resalto Fuerte, el chorro de alta velocidad choca con paquetes de agua intermitentes que corren a lo largo de la cara frontal del resalto, generando fuertes ondas que se propagan hacia aguas abajo. La disipacin de energa lograda por este tipo de resalto alcanza un 85%.

PROFUNDIDADES CONJUGADAS Segn Blanger (1828), bajo comprobacin experimental de Peterka (1964), un resalto hidrulico se forma si el nmero de Froude aguas arriba del flujo (F1), la profundidad del flujo aguas arriba (d1) y la profundidad del flujo aguas abajo (d2) (Profundidad secuente), satisface la siguiente ecuacin:

PRDIDA DE ENERGALa prdida o disipacin de energa del resalto hidrulico es igual a la diferencia de las energas especficas aguas arriba y aguas abajo de este, de la siguiente forma:

LONGITUD DE RESALTO La longitud de remolino turbulento L del resalto es definida como la distancia entre la seccin donde inicia su cara frontal y otra que corresponde a su punto de estancamiento (separacin del flujo en las direcciones de avance y retroceso). Por otra parte, la longitud del resalto Lj, es la distancia desde la misma cara frontal del inicio de ste, hasta aquella en que se alcanza la mxima altura de la superficie de agua y se estabiliza la distribucin de la velocidad.

En teora la longitud del resalto no es fcil de determinar, para lo cual a travs de datos experimentales la USBR lleg a la figura 2-15, que relaciona el nmero de Froude con el parmetro (L/Y2).

Diversos autores han hallado relaciones matemticas de la longitud del resalto en relacin con la profundidad inicial (d1) y en funcin del nmero de Froude inicial (F1), la cual es la que mejor define los datos experimentales en general. De acuerdo con Sotelo (2002), se tiene:

Para Canales Rectangulares

L=6(y2-y1) (siechin)

(silvester)

(Pavlovski)

(Chertonsov)

(Aivazion)

Un salto hidrulico se formar en el canal si el nmero Froude F1 del flujo, la profundidad del flujo y1 aguas arriba, y una profundidad aguas abajo y2 satisfacen la ecuacin:

IV. EQUIPOS Y MATERIALES A UTILIZAR

Los equipos a utilizar

Canal rectangular

Compuerta

Limnimetro

Grupo de alimentacin hidrulico bsico

V. PROCEDIMINENTO

Fijar la pendiente del canal Verificar la calibracin del limnimetro Colocamos la compuerta Abrir la llave de compuerta para circular el caudal en el canal Determinamos y pintamos los puntos donde se evaluara el salto hidrulico para determinar su longitud Determinar la lectura del fondo de la canalizacin con ayuda del limnimetro de punta Tomaremos datos en los puntos para determinar los tirantes.

VI. RESULTADOS Y CALCULO

Pendiente del canal rectangular s=0.0582

L=0.55m (lab USS)Tabla n1 TIRANTES (m)

Antes del resalto(Y1)Despus del resalto(Y2)

0.0100.088

L= Longitud de resalto del ensayo del lab USS y el nmero de Froude calculado

Tabla n 2LF1PERDIDAS EN EL RESALTO( E)

0.556.56650.134816

Resultados empricos de la longitud del resalto hidrulico obtenido por las formulas ya indicadas Tabla n 3

SEGNLL/Y2

(siechin)0.4685.31818182

(silvester)0.552131666.27422341

(Pavlovski)0.3934.46590909

(Chertonsov)0.147854851.68016871

(Aivazion)2.0633560823.4472282

Uss0.556.25

Segn el U.S.Bureau of Reclamation, la longitud del resalto en un canal rectangular se pude calcular de la sgte tabla

Tabla n 4F11.72.02.53.03.54.05.06.08.0

L/y24.04.354.855.285.555.86.06.16.12

Tabla n 5

F1=6.5665

SEGNL/Y2

(siechin)5.31818182

(silvester)6.27422341

(Pavlovski)4.46590909

(Chertonsov)1.68016871

(Aivazion)23.4472282

Uss6.25

Para F1=6.5665, comprendida entre (6.0 y 8.0) segn la tabla n 4Haciendo clculos

X=6.105 (*)

Vamos evaluar la eficiencia de energa en resalto utilizando la expresin siguiente:

Para F1=6.5665

=0.40242

% de eficiencia de energa = (1-)*100

% de eficiencia de energa = 59.76%

Grafico 1

VII. CONCLUSIONES

Del grafico 1 por medio de las relaciones empricas de los autores se han hallado la longitud del resalto en relacin con el tirante de profundidad inicial (Y1) y en funcin del nmero de Froude inicial (F1), la cual es la que mejor define los datos experimentales El grafico 1 la longitud del salto del lab de USS y segn silvestre se aproximan entre si.

Para F1=6.5665 el valor obtenido (*) que comparando con los valores de la tabla N4 y la tabla N5 obtenindose que para USS el parmetro L/Y2 difiere en un valor de 0.145 al igual que silvester.

Para F1=6.5665 se obtuvo una prdida de energa de 0.134 El tipo de resalto segn F1 se trata de resalto estable y equilibrado y se obtuvo una eficiencia de 59.76%