el resalto hidrulico

7/27/2019 El Resalto Hidrulico

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EL RESALTO HIDRULICO

Autores

JOSEP RAMON VIDAL I BOSCHORIOL ARENAS PINTADO

Profesor

SEVERINO GARCA POSADA

FACULTAT DE NUTICA DE BARCELONAUPC


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Contenido

PRLOGO ..................................................................................................................... 2INTRODUCCIN AL RESALTO HIDRULICO ...................................................... 3

Clasificacin .............................................................................................................. 3Teora para un resalto hidrulico horizontal .............................................................. 4Ecuacin de la cantidad de movimiento .................................................................... 6Ecuacin de la energa ............................................................................................... 7

MEDIDA DE CAUDALES CON VERTEDEROS .................................................... 10Anlisis de vertedero de pared delgada ................................................................... 10Anlisis del vertedero de pared gruesa .................................................................... 11

APLICACIONES DEL RESALTO HIDRULICO ................................................... 13Cuenco disipador de diseo generalizado ................................................................ 15Cuenco disipador SAF ............................................................................................. 17

BIBLIOGRAFA ......................................................................................................... 23


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PRLOGO

Son muchas las aplicaciones del resalto hidrulico en ingeniera, en acueductos,aliviaderos, alcantarillas, vertederos, zanjas de drenaje pero tambin la naturaleza noest exenta de este tipo de fenmenos que mejor ejemplo que los arroyos o ros, consus saltos de agua. La importancia del resalto hidrulico se basa en que es undestructor de energa que permite as reducir la velocidad de la corriente y evitarposibles daos.

Hemos intentado hacer un trabajo breve pero exhaustivo de la materia, poniendonuestro esfuerzo de modo que el trabajo fuese instructivo, de fcil lectura einteresante.

En el desarrollo del texto se ha huido intencionadamente del artificio matemtico alque se presentan estas materias. Por el contrario, nos hemos esforzado en exponer deforma clara sencilla y con rigor, los conceptos fsicos correspondientes.

Los autores:

Josep Ramon VidalOriol Arenas Pintado


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INTRODUCCIN AL RESALTO HIDRULICO

Una corriente supercrtica en un canal abierto aguas abajo puede cambiar bruscamente

a subcrtica a travs de un resalto hidrulico, como se muestra en la figura 10.4. La

corriente aguas arriba es rpida y poco profunda y aguas abajo es lenta y profunda,

anlogamente a las ondas de choque normales de la figura 9.8. Si bien la onda de

choque tiene un espesor infinitesimal, el resalto hidrulico es bastante grueso, de 4 a 6

veces la profundidad 2h aguas abajo.

El resalto hidrulico es muy efectivo en disipar energa mecnica ya que es

extremadamente turbulento, lo que es un rasgo caracterstico a tener en cuenta en

aplicaciones a presas de tranquilizacin y vertederos.

Es muy importante que tales resaltos se siten en lugares diseados especialmente; de

otro modo en la solera del canal se formaran socavones por la agitacin turbulenta.

Los resaltos tambin mezclan fluidos de modo muy efectivo y tienen aplicaciones en

tratamiento de aguas y aguas residuales.

Clasificacin

El principal parmetro que afecta a las caractersticas de un resalto hidrulico es el

nmero de la corriente aguas arriba. El nmero de Reynolds y la geometra del canal

tienen un efecto secundario. Se pueden resumir los siguientes regmenes de operacin

en:

1Fn < 1: Resalto imposible, se viola el segundo principio de la termodinmica.

1Fn = 1 a 1,7: Onda estacionaria, u ondular, extensin del resalto alrededor de 24h .

Disipacin baja, menor del 5 por 100.

1Fn = 1,7 a 2,5: La superficie va elevndose suavemente con pequeos remolinos, se

conoce como resaltto dbil; la disipacin es del 5 al 15 por 100.

1Fn = 2,5 a 4,5: Inestable, resalto oscilante; cada pulsacin irregular genera una gran

onda que recorre kilmetros aguas abajo, daando los mrgenes del canal y otras

estructuras. No es recomendable para condiciones de diseo. Disipacin del 15 al 45

por 100.


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4

1Fn = 4,5 a 9: Estable, bien equilibrado, resalto estacionario; tiene las mejores

caractersticas, no es sensible a las condiciones aguas abajo. Es el mejor rgimen de

diseo. La disipacin es del 45 al 70 por 100.

1Fn >9: Tempestuoso, resalto filerte algo intermitente, pero con buenas caractersticas.Disipacin del 70 al 85 por 100.

Teora para un resalto hidrulico horizontal

Un resalto en un canal con bastante pendiente puede estar afectado por la diferencia

de niveles de la solera del canal. Sin embargo, el efecto es pequeo si la pendiente no

es muy grande, de modo que la teora clsica considera que el resalto tiene lugar en

una solera horizontal. Un resalto hidrulico es equivalente a una onda fija, donde elcambio de profundidad h no es despreciable.

Clasificacin de los resaltos hidrulicos: (a) 1Fn =1 a 1,7: resalto ondular; (b) 1Fn =1,7 a 2,5:

resalto dbil; (c) 1Fn =2,5 a 4,5: resalto oscilante; (d) 1Fn =4,5 a 9: resalto estacionario; (e)

1Fn >9: resalto fuerte


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5

En general, hay que recurrir a la experimentacin para valorar las prdidas de carga.

Sin embargo, el ensanchamiento brusca de seccin y el resalto hidrulico tienen el

privilegio de que se pueden calcular analticamente. La deduccin de las frmulas

correspondientes se hace con la ayuda de las tres ecuaciones fundamentales: ecuacin

de continuidad, la ecuacin de la energa y la ecuacin de la cantidad de movimiento.

El estudio del ensanchamiento brusco de seccin lo dejamos pues no entra en nuestro

tema, que est dedicado exclusivamente a prdidas de carga en accesorios de

tuberas (ensanchamientos, estrechamientos, codos, vlvulas, etc.). Estudiemos ahora

el resalto hidrulico.

Un chorro de agua al chocar contra la base de un fregadero se convierte en una lmina

radial. Puede observarse cmo, en un crculo concreto, el espesor de la lmina de agua

aumenta y en consecuencia su velocidad disminuye: se paga de un rgimen de alta

velocidad a otro de baja velocidad y de menor energa. En un canal de laboratorio,

resulta tambin fcil provocar y observar una situacin de este tipo. A este fenmeno

se le conoce con el nombre de resalto hidrulico i puede utilizarse eficazmente como

destructor de energa (cintica), al final del aliviadero de una presa por ejemplo.

En flujos compresibles (gases), existe un fenmeno, llamado onda de choque, en el

que el flujo pasa bruscamente en una determinada seccin de supersnico a

subsnico. Es un fenmeno equivalente al resalto hidrulico en conducciones abiertas,

o canales.

Fig. 1. Esquema de funcionamiento de un resalto hidrulico


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Ecuacin de continuidad por metro de anchura basndonos en la fig. 1.

2211 SVSV = ; 2211 hVhV =

2

1

1

2

hh

VV = (1)

Ecuacin de la cantidad de movimiento

Con la ayuda de esta ecuacin vamos a determinar la altura de la lmina final 2h del

flujo en funcin de las condiciones iniciales 11 y hV . La suma de las fuerzas que

actan sobre el volumen de control entre las secciones 1 y 2, seria:

GFFSpSpF pr ++++= 2211

rx FhphpF = 2211

Por otra parte, esta suma de fuerzas provoca una variacin de la cantidad de

movimiento de masa de dicho volumen de control

( )12 VVQF =

Igualando ambas expresiones y despreciando el rozamiento en la base 0rF por

estar prximas 1 y 2, obtenemos por unidad de anchura del resalto:

221112111 hphpVVhV =

Puesto que las presiones medias en las secciones 1 y 2 son las correspondientes a sus

centros de gravedad ( )2/(hp = ):

21

22

21

1

21

21

hhg

V

VhV

=


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7

Por ltimo, teniendo en cuenta la ecuacin (1), se obtiene:

21

22

21

2

11

21

hhg

h

hhV

=

( ) ( )

22121

2

211

21

hhhhg

h

hhhV

+=

221

2

121

hhg

h

hV

+=

4221

1

22

1 hh

h

h

g

V += (2)

Despejando 2h de la ecuacin de segundo grado:

02 211

212 =

+g

Vhhhh

g

Vhhhh

211

211

2

2

42

+=

Como 2h negativo no tiene sentido fsico, la nica solucin vlida es:

g

Vhhhh

211

211

2

2

42

++= (3)

Ecuacin de la energa

Con la ayuda de la ecuacin de la energa y de las expresiones anteriores, vamos a

determinar la energa destruida rH en el resalto hidrulico. sta vendr dada por la

diferencia entre la energa que tiene el flujo en la seccin 1 y la que tiene en la seccin

2. Las alturas piezomtricas ( hzp =+)/( ) en 1 y 2 son respectivamente 21 y hh .

As, podemos escribir:

( )1221

22

21

2

22

1

21 1

222hh

V

V

g

Vh

g

Vh

g

VHr

=

++=

Substituyendo las ecuaciones 1 y 2, obtenemos:


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8

( )( ) ( ) ( )

( ) ( )

[ ]( )

[ ]( )

21

3

12

12

12

2

1

2

212

12

12

2

2112

12

121221

2221

12222

2121

1

2

44

2

4

4

4

41

4

hh

hh

hh

hhhhhh

hh

hhhhhh

hh

hhhhhhhhhhh

h

hhh

h

hHr

=

+

=

+

=

=

+=

+

+=

( )

21

312

4 hh

hhHr

= (4)

Los resultados experimentales coinciden con los obtenidos por las frmulas (3) y (4)

dentro del margen del %1 . Entonces la potencia destruida ser igual a:

rHQgP = (5)

La ecuacin (4) muestra que la energa disipada es positiva, que es un requerimiento

del segundo principio de la termodinmica, slo si 12 hh > . Se necesita entonces que

sea 1Fr> 1 esto es que, la corriente aguas arriba debe ser supercrtica. Finalmente, la

ecuacin muestra que 12 VV < y la corriente aguas abajo es subcrtica. La presenteteora se refiere a resaltos hidrulicos en canales horizontales muy anchos. Para la

teora correspondiente a canales prismticos o con pendiente hay otra teora que lo

define.


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9

En un aliviadero de superficie como el de la figura 1, los datos son: smV /201 = y

mh 6,01 = . Calclese la altura 2h , la prdida de carga rH y la potencia destruida

rP en el resalto hidrulico, por cada metro de anchura. El incremento de temperatura a

la disipacin si /4200 CkgJcp = .

El caudal:

smSVQ /126.0120 311 ===

La altura 2h :

m70.68.9 206.0246.026.0242

222

11

2

112 =++=

++=

gVhhhh

Energa a destruir:

m39.208.92

20

2

221

=

=g

V

Energa destruida en el resalto:( ) ( )

m12.147.66.04

6,070,6

4

3

21

312

=

=

=

hh

hhHr

Es decir, el resalto hidrulico ha destruido el 69% (14.12/20.39 = 0.69) de la energa.

Potencia destruida:

kWWHQgP rr 1662166220612.141281.91000====

Incremento de temperatura:

WTCkg

J

s

kgtcmP pr 1662206

420012000 =

== &

CT 033.0=

La disipacin es grande pero el incremento de temperatura despreciable.


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MEDIDA DE CAUDALES CON VERTEDEROSUn vertedero es una obstruccin en la solera de un canal que debe ser sobrepasado por

la corriente. Para ciertas geometras simples el caudal Q se correlaciona con la altura

H que, sobre el vertedero, tiene el agua aguas arriba. Por ella un vertedero es un

medidor, elemental pero efectivo, del caudal en canales abiertos.

La siguiente figura muestra dos vertederos corrientes, de paredes delgada y gruesa,

que consideraremos muy anchos. En ambos casos, el flujo aguas arriba es subcrtico,

se acelera a crtica cerca de la cima del vertedero y rebosa en forma de una lmina

supercrtica, que chapotea en la corriente aguas abajo. En ambos casos, el caudal q

por unidad de anchura es proporcional a 2/3H , donde H es la profundidad de la

corriente aguas arriba medida desde la cresta del vertedero. La correlacin cambia si

la lmina del lquida queda adherida a la pared del vertedero aguas abajo.

Anlisis de vertedero de pared delgada

Se puede analizar el flujo en vertederos despreciando la friccin y utilizando teora

potencial, teniendo en cuenta la superficie libre desconocida. Las soluciones son

complicadas, pero de gran exactitud.

Se atribuye al ingeniero francs J. V. Boussinesq, en 1909, una teora unidimensional

y sin friccin simple. Como se esquematiza en las anteriores figuras, se estima la

distribucin de velocidades )(2 hV por encima del vertedero mediante la ecuacin de

Bernoulli referida al punto 1 aguas arriba. De las anteriores figuras:

hYHg

VYH

g

V++++

22

22

21

21

22 2 VghV +=


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11

Entonces el caudal sobre el vertedero s aproximadamente:

( )

+

+=+==

2/321

2/321

3/

21

3/

2

232

2

3

22

g

VH

g

VHgdhVghdhVq

H

H

H

H

( ) 2/32/3 392,2281.03

2HHgq =

2/3392,2 Hq

La frmula es funcionalmente correcta, pero el coeficiente 0,81 es demasiado alto a

causa de las contracciones laterales de la vena, de la friccin y de los efectos de

tensin superficial no considerados en esta simple teora. La frmula aceptada para

medir caudales utiliza un coeficiente de vertederowC obtenido mediante la

correlacin de medidas experimentales por T. Rehbock en 1929.

( ) 2/32/3 95,223

2HCHgCq ww =

donde

Y

HCw

075,0611,0 +=

Anlisis del vertedero de pared gruesa

El vertedero de pared gruesa es de fcil analizar porque sobre su parte exterior se crea

una corriente unidimensional de condiciones prximas a las crticas. La ecuacin de

Bernoulli aplicada aguas arriba hasta la parte superior del vertedero da:

Yyg

VYH

g

VC ++++ 22

22

21

Puesto que CC gyV =2 se puede escribir que:

3

2

3

2

3

21 HH

g

VyC +=


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12

que justifica la hiptesis utilizada en la ecuacin sin demostrar. El caudal est dado

por:

( )2/32

12/12/13

33

2

+==

g

VHgygq c

Si despreciamos la carga aguas arriba, esta se reduce a:

( ) ( ) 2/32/12/1 233

2Hgq

El vertedero de pared ancha tiene un coeficiente terico de 577.03

2/1==

wC i lafrmula recomendada varia con la altura del vertedero.

( ) 2/1/1

65,0

YHCw

+

=


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APLICACIONES DEL RESALTO HIDRULICOEl control del resalto mediante obstculos es til si la profundidad de aguas abajo es

menor que la profundidad para un resalto normal, pero si la primera es mayor que la

segunda, debe utilizarse una cada en el piso del canal para asegurar un resalto. Por lo

general esta condicin ocurre a la salida de una expansin con flujo supercrtico. Para

determinado nmero de Froude de aproximacin, la profundidad de aguas abajo de

una cada puede localizarse en cualquiera de cinco posibles regiones, como se muestra

en la siguiente ilustracin. El lmite inferior de la regin 1 es la profundidad para la

cual el resalto empezar a viajar hacia aguas arriba. El lmite superior de la regin 5

es la profundidad para la cual el resalto empezar a moverse hacia aguas abajo. En

efecto, la cada no controla el resalto en estas dos regiones porque ste es estable y la

cada es efectiva para sus propsitos deseados slo en las regiones 2 y 4. La reginintermedia 3 representa un estado ondulatorio de flujo sin un frente de rompimiento.

Al aplicar las ecuaciones de continuidad y de momentum en un anlisis similar al

realizado para el vertedero de cresta ancha , se demuestra que para la regin 2,


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14

En la figura 15-14 cada curva para determinado h/yl tiene dos ramas relativamente

rectas conectadas mediante una parte recta corta cerca de la mitad. El brazo del lado

izquierdo representa la condicin correspondiente a la regin 2 y el del lado derecho,

la regin 4. Este diagrama puede utilizarse para propsitos de diseo con el fin de

determinar la altura relativa de cada requerida para estabilizar un resalto en cualquier

combinacin de caudal, profundidad de aguas arriba y profundidad de aguas abajo.y para la regin 4,

Estas ecuaciones se verificaron mediante experimentos. Las relaciones entre F , y3/y1

y h/y1 se muestran en la anterior ilustracin.


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Cuenco disipador de diseo generalizado

En trabajos importantes o en aquellos que involucran un gran nmero de cuencos

disipadores, a menudo se necesitan diseos generalizados de los cuencos por razones

econmicas y para cumplir requerimientos especficos. Estos diseos pueden

desarrollarse a travs de aos de experiencia y observaciones sobre estructuras

existentes, o mediante investigaciones en modelo, o ambos. Los cuencos diseados de

esta manera a menudo estn provistos de accesorios especiales, incluidos bloques de

rpida, umbrales y pilares deflectores.

Los bloques en la rpida se utilizan para conformar una estructura dentada a la entrada

del cuenco disipador. Su funcin es partir el chorro de entrada y elevar una parte de l

desde el piso, produciendo una longitud de resalto ms corta que la que sera posible

sin ellos. Estos bloques tambin tienden a estabilizar el resalto y por consiguiente a

mejorar su comportamiento.

Los umbrales dentados, o slidos, a menudo se colocan al final del cuenco disipador.

Su funcin es reducir adems la longitud del resalto y controlar la socavacin. Para

cuencos grandes diseados para altas velocidades de entrada, el umbral por lo general

es dentado para llevar a cabo la funcin adicional de difundir la parte residual del

chorro de alta velocidad que puede alcanzar el extremo del cuenco.

Los pilares deflectores son bloques localizados en posiciones intermedias sobre el

piso del cuenco. Su funcin es disipar la energa principalmente mediante una accin

de impacto. Los bloques deflectores son muy tiles en pequeas estructuras con

velocidades de entrada bajas. Sin embargo, no son recomendables cuando las altas

velocidades hacen posible la cavitacin. En ciertas circunstancias, deben disearsepara soportar el impacto de hielo o desechos flotantes.

Existen muchos diseos generalizados de cuencos disipadores que utilizan un resalto

hidrulico como medio para la disipacin de energa. A continuacin se describirn

tres diseos comunes:

El cuenco SAF .Se recomienda para ser utilizado en estructuras pequeas devertederos, obras de salida y canales donde F1=1.7 a 17. La reduccin en la longitud


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del cuenco conseguida por el uso de accesorios diseados para el mismo es de

alrededor del 80% (70% a 90% ).

El cuenco USBR II. Se recomienda para ser utilizado en estructuras grandes de

vertederos, canales, etc., donde Fl > 4.5. La longitud del resalto y del cuenco se

reduce alrededor del 33% mediante el uso de accesorios.

El cuenco USBR IV. Se recomienda para ser utilizado con resaltos de F1=2.5 a 4.5; lo

cual a menudo ocurre en estructuras de canal y en presas de derivacin. Este diseo

reduce las ondas excesivas creadas en resaltos imperfectos.

El principio del cuenco disipador tambin se aplica al diseo de una cada de canal (o

descenso de canal), la cual es una estructura construida para asegurar un descenso en

la superficie del agua de un canal y una destruccin segura de la energa liberada de

esta manera. La cada del canal algunas veces se disea con un ancho contrado

parecido al de la canaleta Parshall, y se conoce como cada contrada, la cual puede

construirse a bajo costo en conjunto con un puente y utilizarse tambin como un

medidor o regulador.


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Cuenco disipador SAF

Cuenco disipador SAF

Este cuenco (Ilustracin anterior; SAF proviene del ingls San Anthony Falls,

Cataratas de san Antonio) se desarroll en el Laboratorio de Hidrulica San Anthony

Falls, en la Universidad de Minnesota, para ser utilizado en pequeas estructuras de

drenaje, como las construidas por el U.S. Soil Conservation Service. Las reglas de

diseo resumidas por el investigador Blaisdell son las siguientes:

La longitud LB del cuenco disipador para nmeros de Froude entre Fl = 1.7 y Fl =17

se determina mediante . La altura de los bloques de entrada y los

bloques del piso es y1 y su ancho y espaciamiento es aproximadamente 0.75y1.

La distancia desde el extremo de aguas arriba del cuenco disipador hasta los bloques

del piso es LB/3. No deben localizarse bloques en el piso ms cerca de las paredeslaterales que 3y1/8. Los bloques del piso deben localizarse aguas abajo enfrentados a


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las aberturas entre los bloques de la rpida. Los bloques del piso deben ocupar entre el

40% y el 55% del ancho del cuenco disipador. Los anchos y el espaciamiento de los

bloques del piso para cuencos disipadores divergentes deben incrementarse en

proporcin al aumento del ancho del cuenco disipador en la seccin donde se

localizan los bloques. La altura del umbral de salida est dada por c = 0.07y2, donde

y2 es la profundidad secuente terica, correspondiente a y1. La profundidad de salida

de aguas abajo por encima del piso del cuenco disipador est dada por

para F1 = 1.7a 5.5; por y2' = 0.85y2, para Fl=5.5 a 11; y por

, para F1 = 11 a 17.

La altura de los muros laterales por encima de la profundidad de salida mxima

esperada dentro de la vida til de la estructura est dada por z = Y2/3. Los muros desalida deben ser iguales en altura a los muros laterales del cuenco disipador, y su parte

superior debe tener una pendiente de 1 en 1. El muro de salida debe localizarse con un

ngulo de 45 con respecto al eje central de la salida. Los muros laterales del cuenco

disipador pueden ser paralelos (como en un cuenco disipador rectangular) o diverger

como una extensin de los muros laterales de la transicin (como en un cuenco

disipador trapezoidal). Debe utilizarse un muro cortina de profundidad nominal en el

extremo del cuenco disipador.

El efecto de atrapamiento de aire no se considera en el diseo del cuenco disipador.

Cuenco disipador USBR II. A partir de los estudios intensivos de muchas estructuras

existentes y de investigaciones de laboratorio, el U. S. Bureau of Reclamation

desarroll varios tipos de diseos generalizados de cuencos disipadores. El cuenco

USBR I lo origina un resalto hidrulico que ocurre en un piso plano sin ningn

accesorio, y puede disearse con facilidad. Sin embargo, tal cuenco por lo general esmuy prctico, debido a que su longitud lo hace costoso y a su falta de control. El

cuenco USBRIII se disea para un propsito similar al del cuenco SAF pero tiene un

factor de seguridad mayor, ajustado a las necesidades del Bureau. El comportamiento

de este cuenco indica que su longitud y la del resalto pueden reducirse alrededor del

60%, con accesorios en comparacin con el 80% para el cuenco SAF. Por

consiguiente, el cuenco SAF es ms econmico, pero menos seguro.

El cuenco USBR V se utiliza cuando la economa estructural implica el uso de un

canal de aproximacin inclinado, el cual es usual en vertederos de presas altas.


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El cuenco USBR II se desarroll para cuencos disipadores de uso comn en

vertederos de presas altas y de presas de tierra y para estructuras de canales grandes.

El cuenco contiene bloques en la rpida del extremo de aguas arriba y un umbral

dentado cerca del extremo de aguas abajo. No se utilizan bloques de impacto debido a

que las velocidades relativamente altas que entran al resalto pueden causar cavitacin

en dichos bloques. En las ilustraciones 9 y 10 se muestran el diseo detallado y los

datos necesarios para el clculo.

Las reglas recomendadas para el diseo son las siguientes:

Fijar la elevacin del piso para utilizar la profundidad secuente de aguas abajo

completa, ms un factor de seguridad adicional si es necesario. Las lneas punteadas

de la ilustracin 9b sirven como gua para diferentes relaciones de la profundidad real

de aguas abajo con respecto a la profundidad secuente. Estudios de diseos existentes

indican que la mayor parte de los cuencos se disearon para profundidades de salida

secuentes o menores. Sin embargo, existe un lmite, el cual es establecido por la curva

denominada Mnima profundidad de salida, que indica el punto para el cual el frente

del resalto se mueve hacia afuera de los bloques de la rpida. En otras palabras,

cualquier reduccin adicional de la profundidad de salida har que el resalto se salga

del cuenco; es decir, producir un "barrido de resalto". El cuenco no debe disearse

para una profundidad menor que la secuente. Para mayor seguridad, de hecho, el

Bureau recomienda un margen de seguridad mnimo del 5% de D2, que debe sumarse

a la profundidad secuente.

El cuenco II puede ser efectivo hasta un nmero de Froude tan bajo como 4, pero para

valores menores esto no necesariamente es cierto. Para valores bajos, se recomiendan

diseos que consideren la supresin de ondas. La longitud del cuenco puede obtenersede la curva de longitud del resalto dada en la ilustracin 10c. La altura de los bloques

de la rpida es igual a la profundidad D1 del flujo que entra al cuenco. El ancho y el

espaciamiento deben ser aproximadamente iguales a D1; sin embargo, esto puede

modificarse para eliminar la necesidad de fracciones de bloques. Con respecto a las

paredes laterales es preferible un espaciamiento igual a 0.5D1 para reducir

salpicaduras y mantener presiones adecuadas.


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La altura del umbral dentado es igual a O.2D2. y el ancho mximo y el espaciamiento

mximos recomendados son aproximadamente 15D2. En este diseo se recomienda

colocar un bloque adyacente a cada pared lateral ilustracin 10e. La pendiente de la

parte continua del umbral de salida es 2:1. En el caso de cuencos angostos, lo cual

involucrara slo algunos dientes segn la regla anterior, es recomendable reducir el

ancho y el espaciamiento, siempre y cuando esto se haga de manera proporcional. La

reduccin del ancho y del espaciamiento en realidad mejora el comportamiento en

estos cuencos; luego los anchos y los espaciamientos mnimos entre los dientes se

establecen slo por consideraciones estructurales.


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No es necesario escalonar los bloques de la rpida y el umbral dentado. De hecho,

esta prctica no es recomendable desde un punto de vista constructivo.

Las pruebas de verificacin sobre los cuencos II no indican cambios perceptibles en la

accin del cuenco disipador con respecto a la pendiente de la rpida aguas arriba del

cuenco. En estas pruebas la pendiente de la rpida vara desde 0.6: 1 a 2: 1. En

realidad, la pendiente de la rpida tiene un efecto sobre el resalto hidrulico en

algunos casos. Es recomendable que la interseccin aguda entre la rpida y el cuenco

se remplace por una curva de radio razonable (R 4D1) cuando la pendiente de la

rpida es 1:1 o mayor. Los bloques de la rpida pueden incorporarse a la superficie

curva con tanta facilidad como a las planas. En rpidas empinadas la longitud de la


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superficie superior de los bloques debe hacerse lo suficientemente larga para deflectar

el chorro.

Las reglas anteriores darn como resultado un cuenco ms seguro para vertederos con

cada hasta 200 pies y para caudales hasta 500 pies3/s por pie de ancho, siempre y

cuando el chorro que entra al cuenco sea razonablemente uniforme tanto en velocidad

como en profundidad. Para cadas superiores, caudales unitarios mayores o asimetras

posibles, se recomienda un estudio en modelo del diseo especfico.

8. Los perfiles aproximados para la superficie del agua y para las presiones de un

resalto en el cuenco se muestran en la ilustracin 10-d.

Cuenco disipador USBR IV. Cuando Fl = 2.5 a 4.5, se producir un resalto oscilante

en el cuenco disipador, el cual genera una onda que es difcil de atenuar. El cuenco

USBR IV se disea para combatir este problema eliminando la onda en su fuente.

Esto se lleva a cabo intensificando el remolino que aparece en la parte superior del

resalto, con los chorros direccionales deflectados utilizando grandes bloques en la

rpida. Para un comportamiento hidrulico mejor, es conveniente construir estos

bloques ms angostos que lo indicado, preferiblemente con un ancho igual a 0.75D1, y

fijar la profundidad de salida, de tal manera que sea un 5% a 10% mayor que la

profundidad secuente del resalto. La longitud del cuenco se hace igual a la del resalto

en un cuenco disipador horizontal sin accesorios y, por consiguiente, tambin igual a

la longitud del cuenco USBR. El cuenco IV slo se utiliza en las secciones

transversales rectangulares.


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BIBLIOGRAFA

MECNICA DE FLUIDOS INCOMPRESIBLES Y TURBOMQUINAS

HIDRULICAS. De Jos Agera Soriano. 5 Edicin actualizada. Editorial ciencia 3,

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Incropera y David P. De UIT.Pearson Educacin, 1999.

el resalto hidrulico

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