CARATULA …………………………………………………….Pág.1 I. INDICE……………………………………………………………Pág.2 FACULTAD DE INGENIERÌA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL INTRODUCCION………………………………………………...Pág.3 II. OBJETIVOS…………………………………………………….. Pág.4 III. MARCO TEORICO…………………………………………….. Giovene Pérez Campomanes Pág.5 DOCENTE: III.a DEFINICIONES………………………………………………… Pág.5 ASIGNATURA: Mecánica de Fluidos III.b. VERTEDERO HIDRAULICO………………………………… Pág.6 TEMA: III.b.1 USO DE VERTEDEROS PARA MEDIR EL CAUDAL. Pág.6 Resalto Hidráulico III.b.2 FUNCIONES……………………………………………. Pág.7 INTEGRANTES: GARCÍA SIANCAS, Pablo IV. DESARROLLO DEL TEMA…………………………………… Pág.9 HERNANDES MACEDA, Manuel LOPEZ ROSALES, Cristian Pág.9 IV.a RESALTO HIDRAULICO……………………………………. IV.a.1 DEFINICION……………………………………………..Pág.9 IV.a.2 TIPOS…………………………………………………….Pág.9 IV.b CONSTRUCCIÓN DE UNA MAQUETA……………………Pág.10 IV.b.1 INTRODUCCION……………………………………. Pág.10 IV.b.2 ELEMENTOS PARA LA CONSTRUCCIÓN DE LA MAQUETA DE UN RESERVORIO…………………. Pág.11 IV.b.3 ELABORACION DE LA MAQUETA…………… Pág.11 IV.c APLICACION DE PROGRAMA EN EL CALCULO DE CAUDAL Y RESALTO HIDRAULICO…………………………………….. Pág.17 V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES………………... VI. BIBLIOGRAFIA Y LINKOGRACIA…………………………… I. INTRODUCCION El presente trabajo consiste en visualizar el resalto hidráulico que se puede apreciar en un vertedero con inclinación, de una represa. El objetivo de este trabajo es mostrar a través de pruebas experimentales como se puede medir el resalto hidráulico. Pero el paso inverso de régimen rápido al lento se produce de forma brusca, con una fuerte disipación de energía, que se manifiesta por un conjunto de remolinos, previos a la elevación del calado correspondiente al régimen lento. Este efecto se conoce como resalto hidráulico. En nuestro país se han construido represas para aprovechar su recurso hídrico, como las Poechos (Sullana), Gallito Ciego (Cajamarca) también tenemos el complejo Hidroeléctrico del Mantaro (Huancavelica), los cuales manejan grandes volúmenes de agua por segundo, los cuales son utilizados para producir energía y el caudal que no es necesario se elimina mediante los vertederos que se construyen en las represas. MECANICA DE FLUIDOS- RESALTO HIDRAULICO Página 2 por medio de una rampa de desagüe con inclinación de una represa OBJETIVOS ESPECIFICOS Demostrar la importancia de una rampa en el tramo final del desagüe Analizar las características y el funcionamiento del vertedero.II. MECANICA DE FLUIDOS.RESALTO HIDRAULICO Página 3 . Demostrar la disipación de la energía que se genera por la inclinación de la rampa. OBJETIVOS: OBJETIVO GENERAL Demostrar el resalto hidráulico. RESALTO HIDRAULICO Página 4 . Coeficiente de descarga: Es un factor adimensional característico de la válvula. de una corriente que fluye rápidamente en un canal abierto a una corriente que fluye despacio con un área de sección transversal mayor y una elevación súbita en el nivel de la superficie del líquido. El aliviadero o vertedero: es la Estructura hidráulica por la que rebosa el agua excedentaria cuando la presa ya está llena. MECANICA DE FLUIDOS. DEFINICIONES: Represa: Es una estructura que se emplaza en una corriente de agua para embalsarla y/o desviarla para su posterior aprovechamiento o para proteger una zona de sus efectos dañinos. que permite calcular el caudal con el que desembalsa una válvula en función del nivel del fluido en el embalse o reserva.III. MARCO TEORICO: III.a. Las compuertas: Son los dispositivos mecánicos designados a regular el caudal a través de la presa Resalto hidráulico: Es el cambio que se da súbitamente bajo condiciones apropiadas. Caudal: Se denomina caudal al volumen de agua que circula por el cauce de un río en un lugar y tiempo determinados. del agua en lo escurrimientos superficiales.1 Uso de vertederos para medir el caudal (Q) Los vertederos se utilizan como instrumentos de medición de caudales más antiguos. a veces de forma controlada y otras veces como medida de seguridad en caso de tormentas en presas. existe una relación definida entre la forma de la abertura determina el nombre del vertedero.b.b.RESALTO HIDRAULICO Página 5 . Existen diversos tipos según la forma y uso que se haga de ellos. VERTEDERO HIDRAULICO El vertedero hidráulico o aliviadero es una estructura hidráulica destinada a propiciar el pase. libre o controlado.III. simples y confiables para medir el flujo del agua en un canal si se dispone de suficiente caída y la cantidad de agua a medir no es muy grande. Los vertederos son instrumentos efectivos de medición porque si tienen un tamaño y forma determinados en condiciones de flujo libre y régimen permanente. siendo el aliviadero en exclusiva para el desagüe y no para la medición. III. Desde el punto de vista de la sección por la cual se da el vertimiento: Rectangulares Trapezoidales Triangulares Circulares MECANICA DE FLUIDOS. 2 FUNCIONES Aliviadero como elemento de presa Tiene varias finalidades entre las que se destaca: Garantizar la seguridad de la estructura hidráulica.b.III. en contraposición de la descarga de fondo. aguas arriba. Generalmente se descargan las aguas próximas a la superficie libre del embalse. aguas arriba. MECANICA DE FLUIDOS. Disipar la energía para que la devolución al cauce natural no produzca daños.RESALTO HIDRAULICO Página 6 . al no permitir la elevación del nivel. por encima del nivel máximo (NAME por su siglas Nivel de Aguas Máximas Extraordinarias) Garantizar un nivel con poca variación en un canal de riego. Constituirse en una parte de una sección de aforo del río o arroyo. la que permite la salida controlada de aguas de los estratos profundos del embalse. ya sea en forma habitual o para controlar el nivel del reservorio de agua. En una presa se denomina vertedero a la parte de la estructura que permite la evacuación de las aguas. representa una barrera para los peces migratorios. que no pueden saltar de niveles. y encima del vertedero de pared gruesa. formando una "U" o haciendo diagonales. al crear un desnivel. IV. En las presas de materiales sueltos el aliviadero se dispone fuera del cuerpo de presa por razones de seguridad.RESALTO HIDRAULICO Página 7 . La represa donde se sitúa el vertedero. Una represa reduce artificialmente la velocidad del agua. Conocida la geometría de la zona alta del vertedero y el nivel del agua sobre el vertedero. Sullana. puede generar un efecto benéfico en la ecología local del río. Esto se hace con el fin de minimizar las fluctuaciones en el nivel de río aguas arriba. En este caso. se conoce que el líquido pasa de régimen lento a rápido.Ilustración 1. Los vertederos son muy utilizados en ríos para mantener el nivel del agua y ser aprovechado como lagos. y un incremento de la capacidad de erosión aguas abajo. Los vertederos permiten a los hidrólogos un método simple para medir el caudal en flujos de agua. Dado que el vertedero es la parte donde el agua se desborda. Los molinos hidráulicos suelen usar presas para subir el nivel del agua y aprovechar el salto para mover las turbinas.a. perpendicularmente al paso. en la foto la presa de Poechos. Debido a que un vertedero incrementa el contenido en oxígeno del agua que pasa sobre la cresta. el vertedero está construido significativamente más largo que el ancho del río. zona de navegación y de esparcimiento. un vertedero largo permite pasar una mayor cantidad de agua con un pequeño incremento en la profundidad de derrame. RESALTO HIDRÁULICO MECANICA DE FLUIDOS. el agua adopta el calado crítico. Vertedero como elemento de canal Los vertederos se usan conjuntamente con las compuertas para mantener un río navegable o para proveer del nivel necesario a la navegación. lo que puede incrementar los procesos de sedimentación. aguas arriba. (Perú). DESARROLLO DEL TEMA IV. RESALTO HIDRAULICO Página 8 . Tipos de resalto El Bureau of Reclamation de los Estados Unidos investigó diferentes tipos de resalto hidráulico en canales horizontales.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 y pasa a una zona de baja velocidad. Este fenómeno presenta un estado de fuerzas en equilibrio. de supercrítico a subcrítico. cuya base de clasificación es el número de Froude en la sección de aguas arriba MECANICA DE FLUIDOS.a. en el que tiene lugar un cambio violento del régimen de flujo.1. IV. es que hemos conceptuado y aplicado estas bases en la representación de la maqueta en la que a continuación le presentamos: Se construyó esta maqueta con el fin de demostrar propiedades innatas del fluido y que podremos encontrar en todo tipo de construcciones hidráulicas. ELEMENTOS PARA LA CONSTRUCCIÓN DE LA MAQUETA DE UN RESERVORIO MECANICA DE FLUIDOS.CONSTRUCCIÓN DE UNA MAQUETA INTRODUCCIÓN: Basándonos en todas las clases realizadas en mecánica de fluidos. también con la velocidad empleada se puede disipar toda esa energía establecida en el fluido.RESALTO HIDRAULICO Página 9 . nos basamos únicamente en el desagüe de una represa. para demostrarles el resalte hidráulico y la disipación de la energía por medio de la forma dada a la estructura. Triplay Tecno-Port Varillas de pino x3 Plástico Plancha metálica Pegamento Clavos Equipos(martillo. cortadora de tecno-Port) Barniz ELABORACIÓN Imagen 1: Dándole forma y curvatura a la rampa para la obtención del resalto hidráulico Imagen 2: Iniciado las pruebas para darle la inclinación adecuada a la rampa MECANICA DE FLUIDOS.RESALTO HIDRAULICO Página 10 . RESALTO HIDRAULICO Página 11 .Imagen 3: Segunda prueba fallida al colocar la rampa con un nivel muy bajo de altura por lo que hacía que se retuviera el fluido en la estructura. MECANICA DE FLUIDOS. RESALTO HIDRAULICO Página 12 .Imagen 4: Se encontró el nivel adecuado para demostrar el resalto hidráulico MECANICA DE FLUIDOS. RESALTO HIDRAULICO Página 13 .Imagen 5: Finalizando la prueba de obtención del resalto hidráulico Ilustración 6 Finalizando la estructuración de la represa y vertedero hidráulico Ilustración 7 Impermeabilizando la parte interna de la represa con un material plástico MECANICA DE FLUIDOS. RESALTO HIDRAULICO Ilustración 10 Finalización de la maqueta.Ilustración 8 Asegurando las placas de metal en el vertedero para darle una superficie lisa Ilustración 9 Sellando las juntas. Página 14 . MECANICA DE FLUIDOS. 1 o 2m. La ecuación que se utiliza es: 3 Q=C d (L−0.RESALTO HIDRAULICO Página 15 . ya nos da el número de contracción que puede ser 0. y su coeficiente de descarga 2(para el tipo perfil creager). en esta parte el programa pide valores de entrada como un valor de la longitud de cresta (L). Carga sobre el vertedero (h). de diseño de canales y estructuras tiene la posibilidad de calcular el caudal en la ventana medición.PRUEBA DE LA RAMPA PARA VER SI HAY RESALTO HIDRAULICO: APLICACION DE PROGRAMA EN EL CALCULO DE CAUDAL Y RESALTO HIDRAULICO Hcanales El programa Hcanales.1 nh)h 2 Calculo del caudal en un vertedero de perfil cresta aguda: MECANICA DE FLUIDOS. que es justamente el diseño de disipador en vertederos. Escala de maqueta (1/100). ancho de solera (b) y el tirante (y).RESALTO HIDRAULICO Página 16 . ahí nos pedirán ingresar datos como el caudal. Los cálculos se realizaran a datos de maqueta : A escala real tendríamos: Después de haber hallado nuestro caudal nos dirigimos a la ventana resaltohidráulico. Calculo del resalto Hidráulico a escala de maqueta: MECANICA DE FLUIDOS. Calculo del resalto Hidráulico a escala real: MECANICA DE FLUIDOS. La energía disipada esta en tre el 5 % .RESALTO HIDRAULICO Página 17 . el ondulamiento de la superficie en el tramo de mezcla es mayor y aguas abajo las perturbaciones superficiales son menores.Análisis: Según los tipos de resaltos con respecto al número de Froude. seguidos de una superficie suave y estable. Se generan muchos rodillos de agua en la superficie del resalto.15%. nuestro resalto hidráulico es débil. 8% (sin inclinación de rampa) Se comprobó la disipación de energía gracias a la inclinación de la rampa en la parte final del desagüe.V. CONCLUSIONES Se logró demostrar el resalto hidráulico satisfactoriamente mediante la maqueta expuesta. Se comprobó la importancia de la inclinación en el tramo final para evitar la erosión en el lecho del rio. MECANICA DE FLUIDOS. ya que el flujo se descargó en forma de chorro y se une al lecho del rio lejos de la estructura.RESALTO HIDRAULICO Página 18 . La disipación de la energía fue débil ya que el número de Froude fue de 1. RESALTO HIDRAULICO Página 19 . No se debe detener el 100% del caudal para así no afectar la biodiversidad rio abajo.RECOMENDACIONES: Para que el resalte hidráulico no dañe la estructura tenemos que diseñar la rampa con una inclinación adecuada. Las dimensiones sobre la carga del vertedero se debe diseñar de acuerdo al caudal que se desea evacuar. MECANICA DE FLUIDOS. de C. T.VI. Hidraulica de Canales Abiertos. AZEVEDO N. México. Manual de Hidráulica. Sexta edición.. Año 1994 http://usuraios. “Hidráulica de Canales Abiertos”.arnet. Editorial McGraw Hill.ar/marman/Proyecto_Final. Ven Te Chow. Mc Graw Hill.. CHOW V. y Acosta A. 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