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UNIDAD 6 ORIFICIOS. VERTEDEROS Y RESALTO HIDRÁULICO Capítulo 3 RESALTO HIDRÁULICO SECCIÓN 3 : COMPORTAMIENTO DE UN RESALTO COMPORTAMIENTO SEGÚN EL CALADO AGUAS ABAJO. a) Si una corriente rápida entra en un canal, donde el calado impuesto por las características propias de la conducción Y’ 2 es exactamente el definido por las fórmulas y leyes de los apartados anteriores (calado estricto Y 2 ) en ese caso, tendrá lugar en su origen la formación del resalto. Y 1 Y = Y´ 2 2 Y = Y´ 2 2 Y 1 a) Y´ = Y 2 2 a) Y’ 2 = Y 2 b) Si el calado propio del canal para ese caudal es inferior al estricto (Y’ 2 <Y 2 ), la impulsión N 2 < N 1 , y el frente de onda se desplazara hacia aguas abajo, permitiendo así el avance de la corriente rápida , que irá barriendo a la lenta, a la vez que modifica progresivamente sus características, debido a las pérdidas de carga. El proceso avanzará por el canal hasta un punto donde la evolución del régimen rápido haya dado lugar a un nuevo Y’ 1, al que corresponda N’ 1 = N’ 2 . en ese punto se formará un resalto Y 1 Y 2 1 2 Y 1 1 Y 2 2 b) Y´ < Y 2 2 b) Y’ 2 < Y 2

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UNIDAD 6

ORIFICIOS. VERTEDEROS Y RESALTO HIDRÁULICO Capítulo 3

RESALTO HIDRÁULICO

SECCIÓN 3 : COMPORTAMIENTO DE UN RESALTO COMPORTAMIENTO SEGÚN EL CALADO AGUAS ABAJO. a) Si una corriente rápida entra en un canal, donde el calado impuesto por las características propias de la conducción Y’2 es exactamente el definido por las fórmulas y leyes de los apartados anteriores (calado estricto Y2) en ese caso, tendrá lugar en su origen la formación del resalto.

Y1

Y = Y´2 2Y = Y´2 2

Y1

a) Y´ = Y2 2

a) Y’2 = Y2 b) Si el calado propio del canal para ese caudal es inferior al estricto (Y’2<Y2), la impulsión N2 < N1 , y el frente de onda se desplazara hacia aguas abajo, permitiendo así el avance de la corriente rápida , que irá barriendo a la lenta, a la vez que modifica progresivamente sus características, debido a las pérdidas de carga. El proceso avanzará por el canal hasta un punto donde la evolución del régimen rápido haya dado lugar a un nuevo Y’1, al que corresponda N’1 = N’2. en ese punto se formará un resalto

Y1

Y2

Y1́

Y2́

Y1Y1́

Y2 Y2́

b) Y´ < Y2 2

b) Y’2 < Y2

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c) Por el contrario, si el calado del canal es superior al estricto Y’2 > Y2 , N2>N1, el frente de onda avanza hacia aguas arriba hasta encontrar un obstáculo que lo detenga , como puede ser la pared de una compuerta, el paramento del vertedero de una presa etc. En ese punto tendrá lugar un resalto anegado .

Y1

Y2

Y2́

c) Y´ > Y2 2

Y1

Y2

Y2́

c) Y’2 > Y2

Y’2 = calado del canal (real); Y2 = calado estricto (obtenido por fórmulas)

Fig. 6.24

se denomina coeficiente de anegamiento a la relación :

____calado Y’2 real__________ calado Y2 estricto de resalto

Si se decide provocar un resalto en un determinado punto de una conducción o al pié de una

presa cuyo vertido lo haga a través del paramento aguas abajo o incluso cualquier otro sistema

de desagüe que pueda provocar un resalto, es conveniente disipar el exceso de energía

desarrollada en una zona especialmente habilitada para el desarrollo del resalto. Es necesario

por parte del diseñador asegurar los calados en su formación, de lo contrario el régimen

supercrítico o rápido seguiría adelante con su exceso de energía, produciendo trastornos en el

recorrido de aguas abajo, hay que evitar el supuesto 6.24. b ya referido anteriormente,

considerando el coeficiente de anegamiento ligeramente superior a 1.

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Y > Y´2 2

Y2́

Solera rebajada paraformación de resalto

Solera generaldel canal

Fig. 6.25

Si el calado Y’2 fuera insuficiente, se puede recurrir a rebajar la solera en un cuenco (fig. 6.25)

donde se verifique el resalto o provocar una sobreelevación de la lámina con un vertedero

(fig.6.26).

Y > Y´2 2

Y2́

Fig. 6.26

En la práctica, el cuenco disipador rara vez se diseña para confinar toda la longitud de un

resalto, debido a que sería muy costoso. A menudo se instalan elementos de hormigón para

controlar el resalto dentro del cuenco. El objetivo de este control es reducir el tamaño y por

tanto el costo del cuenco disipador. Presenta además ciertas ventajas, aparte de mejorar la

función de disipación del cuenco, estabiliza el efecto del resalto e incrementa el factor

seguridad.

Ejemplo

6.20. Se quiere proyectar con forma rectangular el cuenco amortiguador de una presa-vertedero con una anchura de 22 m. La cota del labio se encuentra a 40 m sobre el cauce del rio, el caudal de diseño es 760 m3/s y velocidad de entrada en el cuenco de 19,6 m/s. Calcular:

a). Profundidad mínima del cuenco para que se produzca resalto hidráulico, suponiendo que el calado en el rio para ese caudal es de 5,5 m

b). Longitud del cuenco.

(Se supone que a pié de presa el agua entra en el cuenco en dirección horizontal).

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YeY

D

L = 22 mV = 19,6 m/s

Y’ = 5,5 m2

1

1

1

2

H

Solución:

a). La anchura del cuenco es de 22 m, para el caudal de 760 m3/s corresponde un caudal

q = 760/22 = 34,5 m3/s/m

Para una velocidad 1V de entrada en el cuenco de19,6 m/s corresponde un calado

34,5 = 19,6. 1Y 1Y =1,76 m

número de Froude 1

11

Yg

VF = 72,4

76,1.81,96,19

==

ecuación del resalto

( )

−+= 1F81

2YY

2/121

12 ( )[ ] 9,10127,22.81

276,1 2/1 =−+= m

como el calado en el cauce del rio para el caudal de 760 m3/s es de ='2Y 5,5 m, la profundidad que habrá

de darse al cuenco será de:

m4,55,59,10e =−≥

b). La longitud del cuenco: Si entramos en el diagrama de la figura 6.23 con 72,4F1 = , obtenemos un L/Y2 = 6,1

L = 6,1(5,5 + 5,4) = 66,49 m ; L m67≅