Disipación de energía hidráulica mediante cuencos amortiguadores en el canal de pendiente variable del laboratorio de la Universidad Privada del Norte, 2015 - Terrones Ruiz, Nelson Yeltsin (2016)
RESUMEN La presente investigación está enfocada en determinar de manera experimental la disipación de energía hidráulica para diferentes tipos de cuencos amortiguadores. Para tal propósito, se desarrolló en el laboratorio de hidráulica de la Universidad Privada del Norte una serie de ensayos bajo seis condiciones de flujo, de manera que, se obtuvo seis datos experimentales por cuenco. Las estructuras en estudio son los cuencos tipo I, II, III y IV según la clasificación de la U.S Bureau of Reclamation; cuencos que disipan la energía principalmente por la formación del resalto hidráulico y en segunda medida por la presencia de dados deflectores, bloques de impacto y umbrales de salida. Cada cuenco ha sido diseño y dimensionado de acuerdo a las características del canal de pendiente variable, realizando un grupo adicional de ensayos bajo las mismas seis condiciones de flujo para la estructura de embalse (rebosadero de sobreflujo de doble curvatura), sin cuenco amortiguador; este grupo de ensayos es utilizado para evaluar la energía específica inicial. El análisis experimental permitirá evaluar la disipación de energía y relacionar su comportamiento con otras características físicas, como son el número de Froude “Fr”, el caudal “Q” y la longitud del resalto. Como parte del proceso experimental, se realizó siete medidas de control de flujo con el propósito de ajustar experimentalmente la ecuación del caudal de descarga para rebosaderos de doble curvatura, q = 3,1587(H)1,6539, ecuación de ajuste para el cálculo de caudales unitarios “q” en función de la carga hidráulica “H”. Cada característica física medida directamente en laboratorio (en el caso de tirantes conjugados), o indirectamente mediante fórmulas (en el caso de velocidades, caudales y número de Froude), fue utilizada para determinar la disipación de energía y está establecida para cada tipo de cuenco en estudio y para cada una de las seis condiciones de flujo. Estos datos son presentados en las tablas N° 5, 6, 7, 8 y 9; del presente informe. Del mismo modo, se presentan en las tablas N° 10, 11, 12, 13 y 14 la disipación de energía hidráulica en %, para cada tipo de cuenco y para cada condición de flujo; llegando a un porcentaje máximo de disipación de 61,70% (correspondiente al cuenco amortiguador tipo IV y a un caudal “Q” de 0,00562 m3/s), y un porcentaje mínimo de 31,18% (correspondiente al cuenco amortiguador tipo II y a un caudal “Q” de 0,00978 m3/s). Otras características físicas importantes en la investigación, pero que no forman parte del cálculo de la disipación de energía, son la longitud y el tipo de resalto hidráulico, datos medidos por observación directa en el laboratorio y que son presentados en las tablas N° 15, 16, 17, 18 y 19; llegando a una longitud máxima de resalto de 62 cm con un resalto claro (correspondiente al rebosadero sin cuenco de amortiguamiento) y una longitud mínima de 15 cm con un resalto ahogado (correspondiente al cuenco tipo III).