resalto hidraulico 1

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DEFINICINEs el fenmeno en el cual una corriente lquida de gran velocidad en flujo supercrtico, bajo ciertas condiciones, pasa a un flujo subcrtico con una brusca elevacin de la superficie libre.

APLICACIONESPara la disipacin de la energa del agua escurriendo por los vertederos de las presas y otras obras hidrulicas, para evitar la socavacin aguas debajo de la obra. Para recuperar altura o levantar el nivel del agua sobre el lado aguas abajo de un canal y mantener alto el nivel del agua en un canal para riego u otros propsitos de distribucin de agua.

Para incrementar peso en la cuenca de disipacin y contrarrestar as el empuje hacia arriba sobre la estructura. Para incrementar la descarga de una esclusa manteniendo atrs el nivel aguas abajo, ya que la altura ser reducida si se permite que el nivel aguas abajo ahogue el salto. Para mezclas qumicas usadas para purificar el agua.

RESALTO HIDRAULICO EN CANALES RECTANGULARES HORIZONTALESy Para un flujo supercritico en un canal horizontal

rectangular, la energa del flujo se disipa progresivamente a travs de la resistencia causada por la friccin a lo largo de las paredes y del fondo del canal.

Para la formacin del resalto hidrulico en el canal si el numero de froude (f) la profundidad (y1) y una profundidad aguas abajo (y2) satisfacen la ecuacin:

Tipos de resaltos Para F1 = 1.0 : el flujo es crtico, y de aqu no se forma ningn salto. Para F1 > 1.0 y < 1.7: la superficie del agua muestra ondulaciones, y el salto es llamado resalto ondular.

Para F1 > 1.7 y < 2.5: tenemos un resalto dbil. Este se caracteriza por la formacin de pequeos rollos a lo largo del salto.

Para F1 > 2.5 y < 4.5: se produce un resalto oscilante. Se produce un chorro oscilante entrando al salto del fondo a la superficie una y otra vez sin periodicidad.

Para F1 > 4.5 y < 9.0 : se produce un resalto permanente la extremidad aguas abajo del rollo de la superficie y el punto en el cual el chorro de alta velocidad tiende a dejar el flujo ocurre prcticamente en la misma seccin vertical.

Para F1 = 9.0 o mayor: se produce el llamado resalto fuerte el chorro de alta velocidad agarra golpes intermitentes de agua rodando hacia abajo, generando ondas aguas abajo, y puede prevalecer una superficie spera.

Caractersticas bsicas del resaltoy Perdida de energa: La prdida de energa en el salto

es igual a la diferencia en energa especfica antes y despus del salto. Se puede mostrar que la prdida es

y Eficiencia :La relacin de la energa especfica

despus del salto a aquella antes del salto se define como eficiencia del salto. Se puede mostrar que la eficiencia del salto es:

y Altura del resalto: la diferencia entre profundidades

antes y despus del resalto.

Nmero de Froude

P = gl3

- masa volumtrica o densidad [kg/m] l - parmetro de longitud [m] t - parmetro temporal [s] v - parmetro de velocidad [m/s] g - aceleracin de la gravedad [m/s]

Nmero de Froude en canales abiertosy El nmero de Froude en canales abiertos nos informa

del estado del flujo hidrulico El nmero de Froude en un canal se define como:

Fr < 1 : flujo subcrtico (lento o tranquilo) Fr = 1 : flujo crtico Fr > 1 : flujo supercrtico (rpido o alterado)

Curvas caractersticas del resalto hidrulico

Longitud del resalto hidrulicoLa longitud del salto hidrulico puede ser calculado con las siguientes expresiones:

y Adems, existe otro mtodo propuesto por el

USBR(3):United States Bureau of Reclamation

Oficina de los Estados Unidos de Recuperacin

Es necesario en el diseo del borde libre para los muros laterales del cuenco disipador donde ocurre un resalto. Tambin es importante para determinar la presin que debe utilizarse en el diseo estructural.

Con base en sus datos experimentales, Bakhmeteff y Matzke, encontraron que el perfil superficial de un resalto hidrulico puede representarse mediante curvas

adimensionales para varios valores de F1

El resalto hidrulico ocurre en un flujo supercrtico cuando su profundidad cambia abruptamente a su profundidad secuente.

Entonces el resalto en teora ocurrira en un canal horizontal rectangular si las profundidades inicial y secuente y el numero de Froude de aproximacin satisfacen la ecuacin. Esta condicin se utiliza por lo general para localizar la posicin del resalto.

Casos comunes de la localizacin de un resalto hidrulico

CUENCO DISIPADOR DE DISEO GENERALIZADO

ACCESORIOS ESPECIALES

DISEOS GENERALIZADOS

Bloques de rpida Umbrales Pilares deflectores

Cuenco SAF Cuenco USBR II Cuenco USBR IV

CUENCO SAFy Se recomienda para ser utilizado en estructuras

pequeas de vertederos, obras de salida y canales donde F1= 1.7-17. La reduccin en la longitud del cuenco conseguida por el uso de accesorios diseados para el mismo es de alrededor del 80%.

CUENCO USBR IIy Se desarroll para cuencos disipadores de uso

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

CUENCO USBR IVy 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. ste diseo reduce las ondas excesivas creadas en resaltos imperfectos.

VERTEDERO DE CAIDA RECTAy Puede formarse un resalto hidrulico aguas abajo.

D = Nmero de Cada

RESALTO EN CANALES INCLINADOSy Para este caso es necesario

considerar el peso del agua dentro del resalto. y Los casos 2 a 4 son conocidos como resaltos hidrulicos ahogados.