INDICEPRESENTACION2INTRODUCCION3OBJETIVOS4I.MARCO TEORICO5RESALTO HIDRAULICO5CONCEPTO:5CONCEPTOS PREVIOS8TIPOS DE RESALTO12CONTROL16CARACTERSTICAS16LONGITUD DEL RESALTO HIDRULICO18EL PERFIL SUPERFICIAL19OBTENCION DE FORMULAS19OBTENCIN DEL VALOR DEL RESALTO HIDRULICO: H22II.APLICACIONES28III.CONCLUSIONES30IV.BIBLIOGRAFIA30

PRESENTACION

El presente informe contiene el desarrollo del tema de RESALTO HIDRAULICO, el cual fue realizado con bastante dedicacin y esmero, dicho informe ha sido elaborado con el propsito de mostrar algunos aspectos de lo bueno y practico que es hoy en da en la ingeniera hidraulica.

RESALTO HIDRAULICO, tiene como finalidad incrementar nuestros conocimientos en lo que es la rama de hidrologa.

El informe se hizo posible gracias a la asesora del docente ING. ALEXANDER ORTEGA MEGUIA; esperando que el trabajo sea del nivel y expectativa del docente, prosigo con la explicacin del presente informe.

INTRODUCCION

Los 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 practica 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 analizar tericamente.El salto hidrulico puede tener lugar ya sea, sobre la superficie libre de un flujo homogneo o en una interfase 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 que se denomina resalto hidrulico, la velocidad del agua se reduce de un valor V1 > C a V2 < C, la profundidad del flujo aumenta de un valor bajo Y1 denominado inicial a un valor Y2 alto denominado secuente. A continuacin detallo cada una de las partes de un trabajo escrito:

OBJETIVOS

Estudiar, a travs del experimento, el comportamiento de un resalto hidrulico en un canal rectangular de pendiente muy baja o nula. 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 momentum.

I. MARCO TEORICORESALTO HIDRAULICOCONCEPTO:El resalto hidrulico se produce cuando un flujo sper critico cambia a flujo subcritico. En tales casos la elevacin de la superficie liquida aumenta sbitamente en la direccin del flujo.

En 1818, el italiano Bidone realizo las primeras investigaciones experimentales del resalto hidrulico. Esto llev a Blanger en 1928 a diferenciar entre las pendientes suaves (subcrticas) y las empinadas (supercrticas), debido a que observo que en canales empinados a menudo se producan resaltos hidrulicos generados por barreras en el flujo uniforme original.

En un principio, la teora del resalto desarrollada corresponde a canales horizontales o ligeramente inclinados en los que el peso del agua dentro del resalto tiene muy poco efecto sobre su comportamiento y, por consiguiente, no se considera en el anlisis. Sin embargo los resultados obtenidos de este modo pueden aplicarse a la mayor parte de los canales encontrados en problemas de ingeniera. Para canales con pendiente alta el efecto del peso del agua dentro del resalto puede ser tan significativo que debe incluirse en el anlisis.

La transicin, en movimiento permanente, de rgimen rpido a lento se realiza con una gran disipacin local de energa presentndose un frente abrupto muy turbulento conocido con el nombre de resalto hidrulico.

Como se observa en la figura este fenmeno provoca un aumento apreciable del calado, consideracin que debe ser tenida en cuenta en el dimensionamiento de la red, en los puntos en que, por sus caractersticas geomtricas, se den las condiciones de posible aparicin de un resalto hidrulico.

Se considera la seccin (1) en rgimen rpido justo antes del resalto y la (2), ya en movimiento uniforme despus del resalto, en rgimen lento. En las secciones (1) y (2) puede suponerse una distribucin hidrosttica de presiones.

La relacin de calados resultante aguas arriba y abajo del resalto se obtiene de aplicar las ecuaciones de la cantidad de movimiento y de continuidad:

(1)

Siendo F 1 = V1/ ( g y )

La longitud del resalto (L) no puede determinarse tericamente, existiendo varias correlaciones experimentales. Aproximadamente, puede tomarse:

L = 6 ( y2- y1 ) (2)

Experimentalmente se ha comprobado que el resalto se presenta para F>31/3 ; para F 3 el resalto es de choque En la correccin de torrentes se utilizan los siguientes valores del nmero de Froude F1 para establecer disipadores aguas abajo de los diques de correccin y estabilizacin de los lechos.F1 < 1,7No es preciso realizar disipadores de energa, un zampeado de longitud 4y 2 puede resultar suficiente para dar seguridad a la obra. 1,7 < F1 < 2,5 El empleo de disipador de energa es discrecional y su efecto es poco relevante. 2,5 < F1 < 4,5 Se trata de una zona crtica donde el resalto hidrulico se estabiliza con dificultad. Si es posible conviene evitar este intervalo, modificando el rgimen de la descarga del dique (por ejemplo, modificando la seccin de descarga del vertedero, si es posible). F1 > 4,5 Se trata de valores para los que le empleo de disipadores de energa resulta adecuado. Estas recomendaciones estn obtenidas del Bureau of Reclamation, y comprobadas en trabajos de campo.

OBTENCIN DEL VALOR DEL RESALTO HIDRULICO: H

Para la determinacin del valor del resalto hidrulico H se aplica la ecuacin de Bernoulli entre las dos secciones (1) y (2) de la Figura.

Introduciendo la ecuacin de continuidad en la ecuacin (5)

Considerando el valor de u12 en la ecuacin anterior (3)

Valor del resalto hidrulico.Con posteriores transformaciones se llega a la expresin:

Aplicacin del resalto hidrulico en la disipacin de la energa cintica al pi de los diques de correccin de torrentes. Una de las aplicaciones del resalto hidrulico es su utilizacin para disipar la energa cintica del flujo aguas abajo de los diques de correccin de torrentes. El comportamiento de una corriente de avenida que atraviesa un dique de correccin est sometido a los procesos que se muestran en la Figura.

Fase 0-0 El flujo pasa por el vertedero del dique, donde adopta el calado crtico.

Donde: Q, es el caudal que circula por el torrente b, el ancho del vertedero g, 9,81 ms2

Fase 1-1 El flujo cae al pi del dique donde adquiere un calado y1 en rgimen rpido. En el transcurso entre las secciones 0-0 y 1-1 la corriente pasa de rgimen crtico a rpido, por lo que no existe prdida de carga y se puede aplicar la ecuacin de conservacin de la energa (Bernoulli). Tomando de referencia el lecho del torrente 5

Donde; H, es la altura del dique (yc+vc2/(2g)), es la energa del flujo en el vertedero. Si la seccin del vertedero es rectangular de ancho b

b, el ancho del vertedero y1, el calado del flujo a pi del dique

Fase 2-2 El flujo pasa de tener el calado y1 (en rgimen rpido) a tener el calado y2 (en rgimen lento) tras experimentar el resalto hidrulico, que verifica con la ecuacin:

Fase 3-3 Pasado el efecto del resalto hidrulico, la corriente adquiere su calado de rgimen en el curso en cuestin que viene definido por cualquiera de las ecuaciones al uso: Manning, Bazin, etc. El objetivo de un disipador de energa es la transmisin del rgimen rpido que se forma al pi del dique, definido por el calado y1, al rgimen correspondiente a la circulacin de la corriente en el cauce, de calado y3. Por tanto, la aplicacin del principio del resalto hidrulico vendr condicionada por la situacin definida por los calados y1, y2 e y3. a) Si y2 < y3; se produce siempre la formacin del resalto para el caudal de clculo Q, no siendo necesario realizar disipador alguno. b) Si y2 > y3, que es la situacin general en los cauces torrenciales, se debe proyectar la estructura de un disipador, cuya funcin es salvar la diferencia p = y2-y3, de forma que en el extremo aguas abajo de la misma se consiga el calado y2, conjugado del y1. Los procedimientos seguidos varan dependiendo de la diferencia existente entre y2 e y3: - Cuenco amortiguador sumergido (Figura).

- Cuenco amortiguador formado por un contradique (Figura).

Para diferencias de p pequeas, se utiliza el colchn de agua, que consiste en excavar aguas abajo del dique una profundidad (p+p), de tal manera que p corresponda al aumento previsible de y2, al disminuir y1, como consecuencia del incremento de la altura de cada de la lmina de agua desde el vertedero hasta el fondo del cauce creado con la excavacin. La determinacin del valor de p se realiza por aproximaciones sucesivas.Cuando se trata de diferencias grandes entre y2 e y 3, lo mejor es independizar la formacin del calado y2; lo que se consigue mediante la construccin de un contradique en la seccin final del disipador, de manera que el calado crtico (que se corresponde con caudal crtico) que pase por encima del vertedero del contradique, restablezca al llegar al cauce el calado y3 de rgimen de la corriente. Las dimensiones D, L1, L2 y L3 que aparecen en las Figuras 3 y 4 representan lo que sigue: D, es el alcance de la lmina vertiente al pi del vertedero, se calcula aplicando la teora del tiro parablico y su valor es:

L1 = 5(y2-y1), Frmula experimental de LindquistL2, debe estar comprendido entre 2p < L2 < 4p (es experimental) L3, debe estar comprendido entre 2,5y3 < L3 < 3,5y3, representa la longitud de un encachado y su expresin es tambin experimental. (*) Alcance de la lmina vertiente, aplicando el tiro parablico, tomando los ejes (x, y) en el extremo del vertedero del dique situado aguas abajo

Por ltimo, se comenta que la lmina de agua que pasa por el vertedero del dique, cuando impacta sobre el lecho del torrente tiende a erosionarlo, si el material de la solera lo permite. Existen ecuaciones experimentales que definen la profundidad de dicha erosin, como la de Veronesse, que se da a continuacin: hs = 1,9H t 0,225q0,54Donde, hs es la profundidad mxima de la socavacin al pi del dique, en m. Ht, es el desnivel entre la lmina de agua en el vertedero del dique y el nivel del agua en el cauce aguas abajo del dique (prcticamente la altura til de la obra), en m. q, el caudal por unidad de anchura que pasa por el vertedero del dique (m3/sm). Este tipo de ecuaciones pueden utilizarse para establecer la profundidad del colchn de amortiguacin o para establecer el calado del cuenco de amortiguacin aguas abajo del dique.

II. APLICACIONES

En el campo del flujo en canales abiertos el salto hidrulico suele tener muchas aplicaciones entre las que estn:

La disipacin de energa en flujos sobre diques, vertederos, presas y otras estructuras hidrulicas y prevenir de esta manera la socavacin aguas debajo de las estructuras. El mantenimiento de altos niveles de aguas en canales que se utilizan para propsitos de distribucin de agua. Incrementos del gasto descargado por una compuerta deslizante al rechazar el retroceso del agua contra la compuerta, esto aumenta la carga efectiva y con ella la descarga. La reduccin de la elevada presin bajo las estructuras mediante la elevacin del tirante del agua sobre la guarnicin de defensa de la estructura. La mezcla de sustancias qumicas usadas para la purificacin o tratamiento de agua. La aireacin de flujos y el desclorinado en el tratamiento de agua. La remocin de bolsas de aire con flujo de canales abiertos en canales circulares. La identificacin de condiciones especiales de flujo con el fin de medir la razn efectividad-costo del flujo. 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.

III. CONCLUSIONES

Los alumnos aprendimos los fundamentos tericos sobre resalto hidraulico. Con la ecposicion comprendimos y pudimos ver ejemplos para poder hallar y superar cualquier obstculo o problema que se puedan presentar en trabajos futuros del tema.

IV. BIBLIOGRAFIA

http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/flujoencanales/resaltohidraulico/resaltohidraulico.html http://artemisa.unicauca.edu.co/~hdulica/11_resalto.pdf ftp://soporte.uson.mx/publico/04_INGENIERIA%20CIVIL/Hidraulica%20SZ%202012_2/Salto%20Hidr%E1ulico%202012_2.pdf http://www.ugich.com.ar/descargas/AECID%20Curso1/CURSO-HIDRAULICA-4.pdf Streeter V., Mecnica de Fluidos Mc Graw Hill 9 Ed. 1999 Chow, V. T Hidrulica de Canales Abiertos. Mc Graw Hill, 1994 Shames, Mecnica de Fluidos; Mc Graw Hill, 3 Ed. 1998.