UNIVERSIDAD A LAS PERUANASINGENIERIA CIVIL ContenidoRESALTO HIDRULICO2INTRODUCCIN2OBJETIVOS3OBJETIVO GENERAL3OBJETIVO ESPECIFICO3GENERACIN DEL RESALTO HIDRULICO4TIPOS DE RESALTO HIDRULICO5CARACTERISTICAS DEL RESALTO HIDRAULICO6LONGITUD DEL RESALTO HIDRAULICO6LAS APLICACIONES PRCTICAS DEL RESALTO HIDRULICO7CURVAS DE REMANSO8CLASIFICACIN Y NOMENCLATURA DE LAS CURVAS DE REMANSO.8CLASIFICACIN DE LAS CURVAS DE REMANSO10PROPIEDADES GENERALES DE LAS CURVAS DE REMANSO:11PROCEDIMIENTO PARA DETERMINAR EL TIPO DE CURVA DE REMANSO.12CONCLUSIONESY RECOMENDACIONES13

RESALTO HIDRULICOINTRODUCCINLos saltos hidrulicos ocurren cuando hay un conflicto entre los controles que se encuentran aguas arriba y aguas abajo, los cuales influyen en la misma extensin del canal. Este puede producirse en cualquier canal, pero en la prctica los resaltos se obligan a formarse en canales de fondo horizontal, ya que el estudio de un resalto en un canal con pendiente es un problema complejo y difcil de analizartericamente.Este puede tener lugarya sea, sobre la superficie libre de unflujo homogneo o en una interface de densidad de un flujo estratificado y en cualquiera de estos casos el salto hidrulico va acompaado por una turbulencia importante y una disipacin de energa. Cuando en un canal con flujo supercrtico se coloca un obstculo que obligue a disminuir la velocidad del agua hasta un valor inferior a la velocidad crtica se genera una onda estacionaria de altura infinita a la quese denomina resalto hidrulico, la velocidad del aguase reduce de un valor V 1 > C a V 2 < C, la profundidad del flujo aumenta de un valor bajo Y 1 denominado inicial a un valor Y 2 alto denominado recuente.El resalto hidrulico se define como el fenmeno fsico que se produce un canal pasa de un es cuando un flujo pasa de supercrtico a subcritico, manifestndose una elevacin brusca en la superficie del agua. Entre las dos profundidades se visualiza algn grado de turbulencia (salto) lo que indica que cierta parte de la energa se est disipando.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL Estudiar, a travs del experimento, el comportamiento de un resalto hidrulico en un canal rectangular de pendiente trabajados en el T.P.S

OBJETIVO ESPECIFICO

Observar los diferentes tipos de resalto que se forman en la prctica en un canal horizontal. Verificar la validez de las ecuaciones que describen el comportamiento del flujo aplicando los principios de energa y momento

GENERACIN DEL RESALTO HIDRULICOEl resalto hidrulico 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.Este fenmeno presenta un estado de fuerzas en equilibrio, en el que tiene lugar un cambio violento del rgimen de flujo, de supercrtico a subcrtico. Consideremos el siguiente esquema:

Fig. (Resalto hidrulico)Las profundidades Y1 y Y2, se llaman profundidades conjugadas o secuentes, y tienen la particularidad que la funcin Momento (M) es la misma para ambas profundidades, mientras que existe una variacin de la energa especfica, debida a la prdida de energa producida por el resalto.

TIPOS DE RESALTO HIDRULICOEl Bureau of Reclamation investig diferentes tipos de resalto hidrulico en canales horizontales, cuya base de clasificacin es el nmero de Froude, a saber:TIPOS DE RESALTOSNUMERO DE FROUDE

Flujo crtico1

Resalto hidrulico ondulado1 -1.7

Resalto hidrulico dbil1.7 - 2.5

Resalto hidrulico oscilante2.5 - 4.5

Resalto hidrulico estable4.5 9

Resalto hidrulico fuerte> 9

CARACTERISTICAS DEL RESALTO HIDRAULICOLas caractersticas del resalto hidrulico han sido aprovechadas para reducir las velocidades de flujo en canales a valores que permitan el escurrimiento sin ocasionar tensiones de corte superiores a los lmites permitidos por los materiales que componen el permetro mojado. El lugar geomtrico en el que se presenta el resalto se denomina colchn hidrulico. Se han investigado diferentes formas de colchones hidrulicos con el objeto de lograr una mejor disipacin de energa en una menor longitud. Para el diseo de colchones hidrulicos se consideran los siguientes aspectos.Prdida de energa. En el resalto hidrulico la prdida de energa es igual a la diferencia de las energas especficas antes y despus del resalto

Eficiencia. Es la relacin entre la energa especfica antes y despus del resalto, es una funcin adimensional y depende slo del nmero de Fraude del flujo de aproximacin.

Altura del resalto. Es la diferencia entre las profundidades antes y despus del resalto.

LONGITUD DEL RESALTO HIDRAULICOUn parmetro importante en el diseo de obras hidrulicas es la longitud del resalto, que definir la necesidad de incorporar obras complementarias para reducir esta longitud y/o aplicar medidas de proteccin de la superficie para incrementar su resistencia a las tensiones de corte.

Figura: Relacin adimensional para la longitud del resalto hidrulico (Bureau of reclamation)LAS APLICACIONES PRCTICAS DEL RESALTO HIDRULICO1. Disipar la energa del agua que fluye sobre presas, vertederos y otras estructuras hidrulicas, y prevenir de esta manera la socavacin aguas debajo de las estructuras.1. Recuperar altura o aumentar el nivel del agua en el lado de aguas debajo de una canaleta de medicin y mantener un nivel alto del agua en el canal de irrigacin o de cualquier estructura para distribucin de aguas.1. Incrementar el peso sobre la zona de aguas debajo de una estructura de mampostera y reducir la presin hacia arriba bajo dicha estructura aumentando la profundidad del agua en su zona de aguas abajo.1. Aumentar el caudal por debajo de una compuerta deslizante manteniendo alejada la profundidad de aguas abajo, debido a que la altura efectiva se reducir si la profundidad de aguas abajo ahoga el resalto.

CURVAS DE REMANSOSe conoce como curvas de remanso o ejes hidrulicos, a los perfiles longitudinales que adquiere la superficie libre del lquido en un canal cuando se efecta un escurrimiento bajo las condiciones de flujo gradualmente variado la geometra de las curvas de remanso obedece a diferentes causas como las condiciones de pendiente del fondo y tirante real. Geomtricamente el perfil de la superficie libre est definido por los tirantes reales que se tengan a lo largo del escurrimiento. Acudiendo a la ecuacin Ec. 5.13 y basndose en observaciones empricas se ha logrado obtener los diferentes tipos de curvas, cuya forma depende de las condiciones de tirantes y pendientes que se tengan en cada caso.

CLASIFICACIN Y NOMENCLATURA DE LAS CURVAS DE REMANSO. TIPOS DE PENDIENTES DE FONDO (SO)TIPORELACION DE TIRANTESPENDIENTECARACTERISTICAS

Pendiente Suave M

yn>ycSO SC

Flujo supercrtico torrentes

Pendiente horizontal H

Yn = S = 0

Pendiente adversa Ayn no existeSo < 0

i

Imaginario

ZONA TIRANTETIRANTEGRAFICO

1

Y >Yn > Yc

Y > Yc > Yn

2

Yn >Y > Yc

Yc >Y > Yn

3

Yc >Yn > Y

Yn >Yc > Y

ZONAS DE GENERACIN DE LAS CURVAS DE REMANSOTomando en consideracin la clasificacin realizada por Bakmeteff, de las curvas de remanso basada en el tipo d pendiente y las zonas de generacin del perfil, se tienen las curvas M1, M2, M3, C1, A2, A3, las mismas que se muestran en el Cuadro:

CLASIFICACIN DE LAS CURVAS DE REMANSO

De acuerdo a los tipos de pendientes, se sabe que el tirante normal en las curvas H, es infinito, mientras que en las curvas A, no es real, por lo cual en ambos casos, no pueden existir ninguna curva de remanso en la zona 1, luego es imposible que existan las curvas H1 y A1; de otro lado, la C2, no es una curva propiamente dicha sino ms bien una recta (flujo critico uniforme). De este anlisis se desprende que de las 15 curvas de remanso aparentes que se pueden generar en realidad solo se tienen 12 curvas.

PROPIEDADES GENERALES DE LAS CURVAS DE REMANSO:

Las siguientes propiedades son comunes a todas las curvas1. Las curvas que tienen al tirante normal yn se acercan a ella asinttica mente. En efecto, en la (Ec. 5.10):

Si y tiende a yn el valor de SE tiende a SO lo que hace que:

Lim () = 0

Y por lo cual: lim (dy/ dx) = 0

2. Las curvas que tienden al tirante critico yc; se acercan a ella, en este punto, en forma perpendicular a la lnea del tirante critico yc

3. Cuando el tirante aumenta y tiende a ser muy grande las curvas tienden a ser tangentes a una horizontal

lim (dy/dx) = SO

Que corresponde a una lnea horizontal que forma un ngulo (sen = SO) con el fondo del canal esto significa que la superficie del agua es asinttica a la horizontal (curvas H2, A2)

PROCEDIMIENTO PARA DETERMINAR EL TIPO DE CURVA DE REMANSO.

Este procedimiento permite predecir la forma general del perfil del flujo lo que constituye una parte muy significativa en todos los problemas de diseo de canal para un flujo gradualmente variado. Las pautas que se sigue son como se indica:

1. Dibujar el perfil longitudinal del canal distorsionando las escalas vertical y horizontal. Dado que un canal es una obra esencialmente lineal se deber tener una escala vertical mucho mayor que la horizontal, para hacer apreciable las fluctuaciones de la curva de remanso o eje hidrulico.

2. En el perfil longitudinal marcar los cambios de pendiente y diferenciar los distintos tramos que se origina, tanto por cambios de pendiente como por cambios del tipo de material del fondo del canal.

3. Calcular yn y dibujar la lnea de profundidad normal para cada tramo de acuerdo a los datos particulares en cada uno. Hay que tener presente que de acuerdo a la ecuacin de Manning conjugada con la de continuidad:

4. Calcular yc y dibujar la lnea de profundidad critica para las secciones transversales que se tengan. Recordar que de acuerdo a la ecuacin general para el flujo critico:

5. Definir y ubicar las posibles secciones de control que se presenten a lo largo de los tramos en estudio, entendindose como tales aquellas en que la altura de agua depende de consideraciones distintas a las del movimiento gradualmente variado (en el cual el tirante se calcula en funcin del caudal), y que determinan puntos conocidos del eje hidrulico, tanto en ubicacin, como en valor del tirante real.6. Establecer las condiciones de pendientes de fondo para cada tramo, comparando el tirante normal con el crtico. Con esto se obtiene la letra de la curva (M, C, S, H o A).7. Establecer las condiciones de tirantes para cada tramo, comparando el tirante real con el normal y el crtico. Con esto se establece la zona de generacin de la correspondiente curva de remanso, y por lo tanto el nmero de la curva (1, 2 3)8. A partir de 6 y 7 se define el tipo de curva, con su marca y numero, para con esto determinar su geometra usando el Cuadro No 5.1. Definido la geometra del perfil.CONCLUSIONESY RECOMENDACIONES

Al producirse un resalto hidrulico se produce una disminucin de la velocidad y por consiguiente una disminucin de la energa cintica. La variacin de pendientes es un factor que produce el resalto hidrulico. Se puede decir que las construcciones hidrulicas de vertederos, compuertas, resaltos, estn relacionados o se basan principalmente en la conservacin de la energa, y su uso mayormente est destinado a la construccin de Bocatomas, Embalses, Presas, etc. A pesar de que el alcance de un diseo de ingeniera es especfico al sitio, incluye un conjunto de conocimientos especializados tcnicos. Es importante tener en cuenta que las transiciones deben considerarse las lneas de flujo para no provocar daos tanto en el desplazamiento del fluido como en la estructura misma.

DISEO DE CANAL MECANICA DE FLUIDOS II