Practica Laboratorio Coeficiente de Descarga

7/21/2019 Practica Laboratorio Coeficiente de Descarga

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Universidad de OrienteNcleo de Anzotegui

Escuela de Ingeniera y Ciencias AplicadasDepartamento de Ingeniera CivilCtedra: a!oratorio de "idrulica

C#digo: $%$&'%(

Resalto Hidrulico

)ro*esora: +rupo: $(,arval- .omina /ac0illeres:)reparador: +onzalez- Asdru!al.o1as- ,aria Diaz- Andres Calzadilla- 2ose

3alcedo- eonardo

/arcelona- mayo de '$(4


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2

INDICE

O/2E5I6O............................................................................................................4

,A.CO 5EO.ICO.................................................................................................5

,A5E.IAE3 7 E8UI)O3.......................................................................................8

).OCEDI,IEN5O E9)E.I,EN5A..........................................................................9

5A/A DE DA5O3 7 .E3U5ADO3........................................................................10

+.;ICO3.........................................................................................................12

A)ENDICE.........................................................................................................14

"O2A DE DA5O3.............................................................................................14

;(?

II


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3

OBJETIVO

Determinar las caractersticas de un resalto 0idrulico utilizando una compuertavertical de a!ertura varia!le y una compuerta de cola de ngulo varia!le>

II


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4

III

MARCO TEORICO

El resalto 0idrulico es una so!re elevaci#n de la super*icie l@uida- el cual sepresenta al pasar de una pro*undidad menor a mayor en una corta longitud- esta se conocecomo pro*undidad crtica o energa mnima> El resalto 0idrulico ocurre cuando se pasa de un*lu1o rpido a uno tran@uilo es decir pasa de un tirante menor al crtico mayor>

Este *en#meno se presenta muy *recuentemente en la !ase de em!alses- aguas de!a1o decompuertas y en los alrededores de o!stculos sumergidos>

Disipaci De Eer!"a

Uno de los aspectos @ue generalmente merece especial atenci#n en el diseo deo!ras 0idrulicas de montaa es la disipaci#n de la energa cinBtica @ue ad@uiere un c0orrol@uido por el incremento de la velocidad de *lu1o> Esta situaci#n se presenta en vertederos deecedencias- estructuras de cada- des*ogues de *ondo- !ocatomas- salidas de alcantarillas-etc>

a disipaci#n de la energa cinBtica puede lograrse aplicando di*erentes medidas- asa!er: generaci#n de resalto 0idrulico- impacto o incremento de la rugosidad>

#eeraci del resalto $idrulico

El resalto 0idrulico es el ascenso !rusco del nivel del agua @ue se presenta en uncanal a!ierto a consecuencia del retardo @ue su*re una corriente de agua @ue *luye a elevadavelocidad> Este *en#meno presenta un estado de *uerzas en e@uili!rio- en el @ue tiene lugar uncam!io violento del rBgimen de *lu1o- de supercrtico a su!crtico> Consideremos el siguientees@uema:


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5

En la secci#n (- actan las *uerzas 0idrosttica ;(0y dinmica ;(d en *orma similar pero ensentido contrario en la secci#n '- ;'0y ;'d> En am!as secciones la sumatoria de *uerzas da

como resultado ;( y ;' respectivamente> En el estado de e@uili!rio- am!as *uerzas tienen lamisma magnitud pero direcci#n contraria la *uerza ;(0es menor a ;'0- inversamente ;(desmayor a ;'dF> De!ido a la posici#n de las *uerzas resultantes- am!as estn espaciadas unadistancia d- lo cual genera un par de *uerzas de la misma magnitud pero de sentido contrario>En raz#n a la condici#n de l@uido- las partculas @ue la componen ad@uirirn la tendencia de*luir en la direcci#n de las *uerzas predominantes- presentndose la mezcla del agua conlneas de *lu1o super*iciales moviBndose en sentido contrario a la direcci#n de *lu1o y demanera inversa en la zona cercana a la solera> El repentino encuentro entre las masas del@uido y el inevita!le c0o@ue entre partculas- provocan la generaci#n de un medio l@uido degran tur!ulencia @ue da lugar a la a!sorci#n de aire de la atm#s*era- dando como resultado un

medio mezcla aguaGaire>

Tipos de resalto $idrulico

El /ureau o* .eclamation investig# di*erentes tipos de resalto 0idrulico en canales0orizontales- cuya !ase de clasi*icaci#n es el nmero de ;roude- a sa!er:

;r(H ( ;lu1o crtico- por lo @ue no se *orma ningn resalto> ;r( H ( a %a super*icie de agua presenta la tendencia a la *ormaci#n de

ondulaciones> .esalto 0idrulico ondular>

;r(H (>% a '>4 El ondulamiento de la super*icie en el tramo de mezcla es mayor yaguas a!a1o las pertur!aciones super*iciales son menores> ;r(H &>4 a >$ 3e trata de un resalto plenamente *ormado- con mayor esta!ilidad y el

rendimiento es me1or- pudiendo variar entre &4 J a %$ J> ;r(K .esalto con gran disipaci#n de energa 0asta ?$ JF- gran ondulaci#n de la

super*icie con tendencia de traslado de la zona de rBgimen supercrtico 0acia aguasa!a1o>

En la prctica se recomienda mantener el resalto 0idrulico en la condici#n de resaltooscilante- por cuanto se trata de un resalto !ien *ormado y accesi!le en las condiciones de

*lu1o reales- si !ien la disipaci#n @ue se logra no alcanza los me1ores niveles> En los casos deresaltos permanente y *uerte- las condiciones 0idrulicas aguas a!a1o son muy eigentes ydi*ciles de cumplir en la prctica> )ara el diseo de colc0ones 0idrulicos se consideran lossiguientes aspectos>


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6

%&rdida de eer!"a3e de*ine como la di*erencia de energas espec*icas antes y despuBs del resalto>

E'iciecia

3e de*ine la e*iciencia de un resalto 0idrulico como la relaci#n de energa espec*icadespuBs y antes del resalto> )or lo @ue se puede advertir- la e*iciencia de un resalto 0idralicodepende nicamente del nmero de ;roude antes del mismo>

(o!itud del resalto $idrulico

Un parmetro importante en el diseo de o!ras 0idrulicas es la longitud del resalto-@ue de*inir la necesidad de incorporar o!ras complementarias para reducir esta longitud yLoaplicar medidas de protecci#n de la super*icie para incrementar su resistencia a las tensionesde corte> os resultados de prue!as eperimentales realizadas por el /ureau o* .eclamation-dan los siguientes resultados:

%er'il de la super'icie del resalto

Este dato tiene utilidad para el diseo de las paredes laterales de la o!ra- tanto en lo@ue se re*iere a su altura como a su esta!ilidad> /aM0mete** y ,atzMe- encontraron @ue el

per*il de la super*icie de un resalto 0idrulico- se puede representar por curvasadimensionales en *unci#n de ;r(- como se muestra en el siguiente gr*ico:


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7

MATERIA(E) * E+,I%O)

Canal de acrlico con compuerta vertical movi!le y compuerta de cola> ,edidor de pro*undidad de agua> Capacidad: $>$ m> Apreciaci#n: (>$$ mm> 5an@ue de alimentaci#n> ,oto!om!a de corriente directa> ,arca: Evans> L& "p> .),H &4$> "zH $> Transportador capacidad 160 apreciacin 0,1

Agua>


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8

%ROCEDIMIENTO E-%ERIMENTA(

3e llen# el tan@ue de alimentaci#n> 3e *i1# la a!ertura de la compuerta vertical en $>$$& m> 3e *i1# la compuerta de cola en &P> 3e encendi# la moto!om!a> 3e vari# la altura de agua 0asta @ue se produ1o el resalto 0idrulico> Una vez @ue *ue estacionario- se midieron las alturas 7 ( y 7'- como as tam!iBn -

utilizando para ello los instrumentos de medici#n o cinta mBtrica> .epetir el ensayo para di*erentes alturas de agua>


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9

TAB(A DE DATO) * RE),(TADO)

Ta.la N/ 01 QCaudal- velocidad y Nmero de ;raude del *lu1o @ue descarga por la compuertaR

A.erturaCo2puerta

3M4

H

H5o 3M4

6rea

3M54

+

3M78)4

V

3M8)4

*0

3M4

*5

3M4

9

3Adi24

$-$$& $-44 $-$$$ $-$$(4& '-'$ $-$$4 $-$&4 ((-?'

$-$$& $-&$4 $-$$$ $-$$(4 '-?'? $-$$4 $-$4 ('-%'

$-$$& $-&44 $-$$$ $-$$(% '-%( $-$( $-$4' -&?4

$-$$& $>&?4 $-$$$ $-$$(?$4 -$?& $-$$' $-$4' ''-$(

Ta.la N/ 51 Q7'te#rico- e*iciencia del resalto y pBrdida de energaR

A.ertura

3M4

*0

3M4

*5

3M4

9

3Adi2:4

*5TEORICO

3M4

;e

3M4

$-$$& $-$$4 $-$&4 ((-?' $-$?( $-$$%((

$-$$& $-$$4 $-$4 ('-%' $-$?% $-$(

$-$$& $-$( $-$4' -&?4 $-(' $-$4


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10

$-$$& $-$$' $-$4' ''-$( $-$( $-$$

Ta.la N/ 71 QAltura del resalto y tipo de resaltoR

;E 8 E03 ADIM 4

HJ 3 M 4 9 3ADIM:4 TI%O DERE)A(TO

$-$'$ $-$& ((-?' ;UE.5E

$-''' $-$&4 ('-%' ;UE.5E

$-$%% $-$4( -&?4 ;UE.5E

$>( $-$4 ''-$( ;UE.5E

Ta.la NC2?

Altura DelA!ua >C2?

A!ulo DeIcliaci

>


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11


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12

#R69ICO)


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13

8 10 12 14 16 18 20 22 240

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

Numero de Froude (adim.)

Q (m3/s)

CONC(,)IONE) * RECOMENDACIONE)

a pBrdida de energa aumenta- a medida @ue se a!re ms la a!ertura de lacompuerta>

)ara @ue las mediciones no generen errores por variaci#n en la altura de agua del

tan@ue es conveniente esperar a @ue se llene 0asta la altura adecuada> a a!ertura de la compuerta de!e tener eactamente la altura indicada para el

eperimento- sino- eistirn di*erencias entre los resultados te#ricos calculados y losresultados medidos en la eperiencia>

Cuidar @ue la u!icaci#n del resalto estB su*icientemente ale1ado de la terminaci#n del

canal para @ue el agua pueda alcanzar su altura normal despuBs del resalto> a longitud del tan@ue no *ue su*iciente para @ue el agua se calmara despuBs del

resalto- por lo tanto- los datos pueden no ser lo su*icientemente eactos para aportarconclusiones @ue de*inan correctamente el *en#meno estudiado en el la!oratorio>

De!ido a lo epresado anteriormente- aun@ue se tomaron las longitudes de 7'

cuando la altura del agua empeza!a a ser constante- se recomienda varias lasdistintas varia!les @ue a*ectan el resalto- para o!tener valores mas cercanos a losreales y asi tener errores en los resultados @ue se acer@uen a lo acepta!le>


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14


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15

A%ENDICE

"O2A DE DA5O3


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16

;


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17

Cd: 3egn Azevedo 7 Acosta- para ori*icios de pared delgada

o CdH$-(

o CvH$-?4

o

CcH$-'

2gHV =

1gy

VF =

( )18F12

yy 21

12 +=


18/22

18

( )

21

3

1221

y4y

yyEEE

==

+

=

2g

!y

E

E

E2

1

1

12" yy# =


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19

NO,ENCA5U.A

8: Caudal mLs>F @: Caudal por unidad de anc0o mLsLml>F Cd: Coe*iciente de descarga para ori*icios adimF> Cc: Coe*iciente de contracci#n adimF Cv: Coe*iciente de velocidad adimF A: rea de la compuerta m'F g: Aceleraci#n de gravedad mLs'F > ": Altura de agua mF> v: 6elocidad mLsF ;: Nmero de ;raude> y(: Altura de agua aguas a!a1oF mF yc: )ro*undidad crtica mF y': Altura de agua aguas arri!aF mF E'LE(: e*iciencia del resalto adimF 01: Altura del resalto mF SE: )Brdida de energa mF E(: Energa espec*ica antes del resalto mF E': Energa espec*ica despuBs del resalto mF


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E2E,)O DE CCUO3

sm10$1%&340%3&$'%81$2$0%24)$(0%004$0%612gHCdAQ 33===

sm2%6200%3&$'%81$22gHV ===

11%820%00&$'%81

2%620

gy

VF

1

===

( ) ( ) m0%081111%82'8120%008

18F12

y

y 22

1

1

2 = +=+=


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21

( )

( ) ( ) m0%0011

0%04&$0%00&$4

0%00&)(0%04&

y4y

yyEEE

3

21

3

1221 =

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==

0%02

'%81$2

2%6200%00&

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2g

Vy

E

E

E22

11

=

+

=

+

=

m0%040%00&0%04&yy# 12" ===


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BIB(IO#RA9IA

Azevedo- 2> y> (??F> Manual de Hidrulica.3anta*B de /ogot- Colom!ia: ,c+raTG"illinteramericana- 3>A>

3treeter- 6> '$$$F> Mecanica de Fluidos. 3anta*e de /ogot- Colom!ia: ,c+raTG"illinteramericana- 3>A>

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