RESALTO HIDRAULICOEl resalto o salto hidráulico es un fenómeno local, que se presenta en el flujo rápidamente variado, el cual va siempre acompañado por un aumento súbito del tirante y una pérdida de energía bastante considerable (disipada principalmente como calor), en un tramo relativamente corto. Ocurre en el paso brusco de régimen supercrítico (rápido) a régimen subcrítico (lento), es decir, en el resaltohidráulico el tirante, en un corto tramo, cambia de un valor inferior al crítico a otro superior a este. La figura siguiente muestra este fenómeno.

FIGURA Resalto hidráulico

Generalmente, el resalto se forma cuando en una corriente rápida existe algún obstáculo o un cambio brusco de pendiente. Esto sucede al pie de estructuras hidráulicas tales como vertederos de demasías, rápidas, salidas de compuertas con descarga por el fondo, etc., lo que se muestra en la figura siguiente:

FIGURA Lugares apropiados para formarse el resalto hidráulico

En un resalto como el que se muestra en la figura siguiente se pueden realizar las siguientes observaciones:

FIGURA Elementos del resalto hidráulico

Antes del resalto, cuando el agua escurre todavía en régimen rápido, predomina la energía cinética de la corriente, parte de la cual se transforma en calor (pérdida de energía útil) y parte en energía potencial (incremento del tirante); siendo esta la que predomina, después de efectuado el fenómeno.

En la figura anterior, las secciones (1) y (2) marcan esquemáticamente el principio y el final del resalto. Los tirantes y1 y y2 con que escurre el agua antes y después del mismo se llaman tirantes conjugados.Dónde:

y2 = tirante conjugado mayor

y1 = tirante conjugado menor

La diferencia: y2 – y1 es la altura del resalto y L su longitud; existen muchos criterios para encontrar este último valor.

E1 es la energía específica antes del resalto y E2 la que posee la corriente después de él. Se observa que en (2) la energía específica es menor que en (1) debido a las fuertes pérdidas de energía útil que el fenómeno ocasiona; esta pérdida se representa como: E1 – E2.

Además de su mérito como disipador natural de energía, el resalto hidráulico tiene muchos otros usos prácticos, entre los cuales se pueden mencionar los siguientes:

a) Prevención o confinamiento de la socavación aguas debajo de lasestructuras hidráulicas donde es necesario disipar energía.

b) Mezclado eficiente de fluidos o de sustancias químicas usadas en la purificación de aguas, debido a la naturaleza fuertemente turbulenta del fenómeno.

c) Incremento del caudal descargado por una compuerta deslizante al rechazar el retroceso del agua contra la compuerta. Esto aumenta la carga efectiva y con ella el caudal.

Tipos de perfil de flujo

Los perfiles de flujo se clasifican con base en dos criterios básicos:

1. Según su profundidad.2. Según la pendiente del canal.

-El primer criterio divide la profundidad del canal en varias zonas:

Zona   1: Sobre la profundidad normal (en pendiente subcrítica) ó sobre la profundidad crítica (en pendiente supercrítica).

Zona 2: Entre las profundidades crítica y normal. Zona 3: Bajo la profundidad crítica (en pendiente subcrítica)

ó bajo la profundidad normal (en pendiente supercrítica).

-El segundo criterio considera cinco condiciones de la pendiente:

H: Horizontal.M: Moderada o subcrítica.C: Crítica.S: Pronunciada o supercrítica.A: Adversa.

Estos dos criterios permiten hacer la clasificación como H2, H3; M1, M2, M3; C1, C2, C3; S1, S2, S3; A2 y A3, donde la letra se refiere a la pendiente y el número a la zona de profundidad.

Cálculo del perfil de flujo: Método directo por pasos

Este es un método sencillo, aplicable a canales prismáticos. Divide el canal en tramos cortos y desarrolla los cálculos para cada sección comenzando por una conocida (la sección de control por ejemplo). Si el flujo es subcrítico los cálculos se inician desde aguas abajo y se desarrollan hacia aguas arriba y si es supercrítico se parte de aguas arriba continuándose hacia aguas abajo.

Tomando un tramo corto del canal, como lo ilustra la figura 4, se cumple que

(9)

Figura 4. Tramo del canal para la deducción de los métodos de paso.

Definida la energía específica (E) como

(10)

Reemplazando (9) en (10) y despejando :

(11)

La pendiente de la línea de energía en una sección puede calcularse según Manning,

(12)

y la pendiente de la línea de energía en un tramo se obtiene como

(13)

Procedimiento de cálculo

1. Conocidos Q, b, y Y en la sección de control, se calcula la velocidad v, la

cabeza de velocidad y la energía específica 2. Se calcula la pendiente de la línea de energía (Sf) según la ecuación (12).3. Se asume una profundidad según el perfil de flujo que se presenta; se

obtienen los valores de E y Sf para la sección con esta profundidad.

4. Se calcula 1, entre estas dos secciones y con la ecuación (13); con estos resultados se halla según la ecuación (11). Así se conoce la localización de la sección a lo largo del canal.

5. Se vuelve al paso 3.

METODO DE LA MÁXIMA VELOCIDAD PERMISIBLE