PRACTICA 1: DETERMINACIÓN DEL SALTO HIDRAULICO

OBJETIVOS:

1. El alumno analizará las características del salto hidráulico en un canal rectangular y evaluará las diversas fórmulas empíricas que rigen su comportamiento.

2. Que el alumno conozca el procedimiento que se usa para determinar loselementos del salto hidráulico (Longitud, Tirantes Conjugados, Fuerzaproducida por Obstáculos y Pérdida de Energía).

INTRODUCCIÓN:

En 1818, el investigador italiano Bidone realizó las primeras investigaciones experimentales del resalto hidráulico. Cuando en un canal con flujo supercrítico existe una condición externa que obligue a disminuir las velocidades hasta un valor inferior a la velocidad crítica, se genera una onda estacionaria conocida con el nombre de flujo permanente no uniforme.

El resalto o salto hidráulico es un fenómeno que se presenta exclusivamente en canales, cuando un flujo de agua que viaja a régimen supercrítico, choca o alcanza a una masa de agua que fluye en régimen subcrítico; presentándose abruptamente el cambio de régimen, acompañado de una gran turbulencia, disipando energía y realizando una inclusión de aire en la masa líquida.

Para que el salto hidráulico realmente se produzca, es necesario que los dostirantes conjugados que lo acompañan (menor y mayor), sean diferentes del crítico.

El Salto Hidráulico producido por obstáculos recibe el nombre de “salto hidráulicoforzado”, mientras que el producido solamente por las condiciones del canal sedenomina “salto hidráulico simple”. En ambos casos, la existencia de corrientessecundarias en las cresta del salto, que en los casos más violentes producemezcla de aire en la corriente, produce pérdidas de energía cuyo cálculo resultamuy complicado. En consecuencia, la ecuación de la Energía resulta impráctica

para el análisis, teniendo que recurrir al uso de la ecuación de Impulso y Cantidadde Movimiento.

IMPORTANCIA DEL SALTO HIDRAULICO (APLICACION)

En el campo de flujo de canales abiertos, el salto hidráulico suele tener muchasaplicaciones entre las que se incluyen:

1 La disipación de energía en flujos sobre diques, vertederos y otras estructurashidráulicas.

2 El mantenimiento de altos niveles de agua en canales que se utilizan parapropósitos de distribución.

3 Incremento del gasto descargado por una compuerta deslizante, al rechazar elretroceso del agua contra la compuerta, esto aumenta la carga efectiva y conello la descarga.

4 La reducción de la elevada presión bajo las estructuras, mediante la elevacióndel tirante del agua sobre la guarnición de defensa de la estructura.

5 Mezcla de sustancias químicas usadas para tratamiento de agua.6 Remoción de bolsas de aire con flujo de canales abiertos en canales circulares.

CLASIFICACIÓN DEL SALTO HIDRÁULICO SEGÚN EL NÚMERO DE FROUDE.

Dicha clasificación va en función a la cantidad de pérdida de energía que genera el cambio de régimen implícito en el salto.

El salto hidráulico se clasifica de acuerdo al número de Froude (Fr), como se indica en la figura:

TIPOS DE RESALTO

Prácticamente, el resalto hidráulico es un medio útil para disipar el exceso de energía en un flujo con régimen supercrítico. Su importancia radica en prevenirla erosión en la base de la estructura aguas debajo de los vertedores de excedencia, rápidas y compuertas deslizantes, ya que esto reduce rápidamente la velocidad del flujo sobre un piso protegido hasta un punto dondeel flujo pierde su capacidad de socavar el lecho (observar la figura)