Salto Hidráulico
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Universidad Autónoma Metropolitana División de Ciencias Básicas e Ingeniería Hidráulica de Canales Flujo Bruscamente Variado (Salto Hidráulico)
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Descripción del Salto hidráulico o Resalto hidráulico.
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Universidad Autónoma Metropolitana
División de Ciencias Básicas e Ingeniería
Hidráulica de Canales
Flujo Bruscamente Variado
(Salto Hidráulico)
Objetivos:
Caracterizar el flujo bruscamente variado.Destacar la importancia del salto hidráulico
como disipador de energía.Caracterizar el salto hidráulico en canales
rectangulares.
Flujo Bruscamente variado (Salto Hidráulico)
Salto Hidráulico.
Investigado por primera vez experimentalmente por Giorgio Bidone en 1818.
Es un fenómeno local que se produce por el paso brusco de régimen supercrítico a régimen subcrítico.
Este fenómeno sucede al pie de estructuras hidráulicas, tales como rápidas, vertedores, caídas y en aberturas de compuertas.
Flujo Bruscamente variado (Salto Hidráulico)
Cuando un fluido a altas velocidades descarga a zonas de menores velocidades, se presenta una ascensión abrupta en la superficie del fluido.
Este fluido es frenado bruscamente e incrementa la altura de su nivel, convirtiendo parte de la energía cinetica inicial en energía potencial, sufriendo una perdidad de energía en forma de calor.
Flujo Bruscamente variado (Salto Hidráulico)
La zona en donde está actuando el salto hidráulico debe protegerse con una estructura adecuada llamada ‘’tanque amortiguador’, por lo cual es importante el cálculo de la distancia de barrido; no existe un criterio unificado.
Flujo Bruscamente variado (Salto Hidráulico)Las principales características de un salto hidráulico:
Movimiento rápidamente variado.
Fuertes curvas de las líneas de corriente.
Gran disipación de energía.
Régimen supercrítico a subcrítico.
Produce oleaje que se propaga aguas abajo
Presenta grandes fluctuaciones de la velocidad y de la presión en cada punto, un alto grado de turbulencia, alta capacidad de mezcla.
Flujo Bruscamente variado (Salto Hidráulico) Perdida de energía: En el salto hidráulico la perdida de energía es igual a la
diferencia de las energías especificas antes y después del salto.
ΔE = E1 – E2 = (Y2 – Y1)3 /(4 Y1Y2)
ΔE/ E1: perdida relativa.
Eficiencia: la relación entre la energía especifica antes y después del salto se define como la eficiencia del salto. Puede demostrarse que la eficiencia es
E1/E2 = ((8 F12 + 1)3/2 – 4F1
2 + 1)/(8 F12 (2 + F1
2))
F: numero de Froude.
Altura del salto: la diferencia entre las profundidades antes y después del salto es la altura del salto (hj =Y2 – Y1)Al expresar cada termino como la relación con respecto a la energía especifica inicial
hj/E1 = Y2/E1 – Y1/E1
hj/ E1: altura relativa.
Y1/ E1: profundidad inicial relativa.
Y2/ E1: profundidad secuente relativa.
Flujo Bruscamente variado (Salto Hidráulico)
Aplicaciones:
La disipación de energía en flujos sobre diques, vertederos, presas y otras estructuras hidráulicas y prevenir de esta manera la socavación aguas debajo de las estructuras.
El mantenimiento de altos niveles de aguas en canales que se utilizan para propósitos de distribución 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 reducción de la elevada presión bajo las estructuras mediante la elevación del tirante del agua sobre la guarnición de defensa de la estructura.
La mezcla de sustancias químicas usadas para la purificación o tratamiento de agua.
Presas del Alto Grijalva
Flujo Bruscamente variado (Salto Hidráulico) La aireación de flujos y el
desclorinado en el tratamiento de agua.
La remoción de bolsas de aire con flujo de canales abiertos en canales circulares.
La identificación de condiciones especiales de flujo con el fin de medir la razón efectividad-costo del flujo.
Recuperar altura o aumentar el nivel del agua en el lado de aguas debajo de una canaleta de medición y mantener un nivel alto del agua en el canal de irrigación o de cualquier estructura para distribución de aguas.
Presa Tucuruí-Brasil
Flujo Bruscamente variado (Salto Hidráulico)
Tipos de Salto Hidráulico.
1<F<1.7 Ondular:La superficie libre presenta ondulaciones.
1.7<F<2.5 Debil: La disipación de energía es pequeña.
2.5<F<4.5 Oscilante: Se produce el efecto de chorro, hay ondas superficiales.
4.5<F<9 Permanente: Tiene buena disipación de energía 45% al 70%.
F>9 Fuerte: Tiene gran disipación de energía en un 85%.
Flujo Bruscamente variado(Salto Hidráulico) Bibliografía.
WWW.fluidos.eia.edo.co
