SALTO HIDRULICOEl salto hidrulico fue investigado por primera vez experimentalmente por Giorgio Bidone, un cientfico italiano en 1818. El salto hidrulico es conocido tambin como una1.1 DEFINICINEl salto hidrulico es un fenmeno de la ciencia en el rea de la hidrulica que es frecuentemente observado en canales abiertos como ros y rpidos. Cuando un fluido a altas velocidades descarga a zonas de menores velocidades, se presenta una ascensin abrupta en la superficie del fluido. ste fluido es frenado bruscamente e incrementa la altura de su nivel, convirtiendo parte de la energa cintica inicial del flujo en energa potencial, sufriendo una inevitable prdida de energa en forma de calor. En un canal abierto, este fenmeno se manifiesta como el fluido con altas velocidades rpidamente frenando y elevndose sobre l mismo, de manera similar a cmo se forma una honda-choque1.2 DEDUCCION DE LAS FORMULASPara la determinacin del valor del resalto hidrulico H se aplica la ecuacin deBernoulli entre las dos secciones (1) y (2) de la Figura 1.

Introduciendo la ecuacin de continuidad en la ecuacin

Considerando el valor de en la ecuacin anterior

Con posteriores transformaciones se llega a la expresin:

1.3 APLICACIONESEn 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. Para la disipacin de la energa del agua escurriendo por los vertederos de las presas y otras obras hidrulicas, y evitar as la socavacin aguas abajo de la obra; Para recuperar altura o levantar el nivel del agua sobre el lado aguas abajo de un canal de medida y as mantener alto el nivel del agua en un canal para riego u otros propsitos de distribucin de agua; Para incrementar peso en la cuenca de disipacin y contrarrestar as el empuje hacia arriba sobre la estructura; Para incrementar la descarga de una esclusa manteniendo atrs el nivel aguas abajo, ya que la altura ser reducida si se permite que el nivel aguas abajo ahogue el salto.[3] Para indicar condiciones especiales del flujo car dio intestinal del cadaver y comprobar los niveles de oxitocina de la vctima, tales como la existencia del flujo supercrtico o la presencia de una seccin de control siempre que se pueda ubicar una estacin de medida; Para mezclas qumicas usadas para purificar el agua; Para aerear el agua para abastecimiento de agua a las ciudades.1.4 CONDICIONES PARA LA FORMACIN DEL SALTO HIDRULICO

Para un flujo supercrtico en un canal horizontal rectangular, la energa del flujo se disipa progresivamente a travs de la resistencia causada por la friccin a lo largo de las paredes y del fondo del canal, resultando una disminucin de velocidad y un aumento de la profundidad en la direccin del flujo. Un salto hidrulico se formar en el canal si el nmero de Froude (F) del flujo, la profundidad (y1) y una profundidad aguas abajo (y2) satisfacen la ecuacin:

Esta ecuacin se deduce de la conservacin del momentum especfico, ya que en un resalto hidraulico solo se conserva el momentum especifico, la energia especifica por el contrario por ser un fenomeno muy turbulento se disipa energia y por tanto la energia especifica no se conserva.1.5 Tipos de salto hidrulicoLos saltos hidrulicos se pueden clasificar, de acuerdo con el U.S. Bureau of Reclamation, de la siguiente forma, en funcin del nmero de Froude del flujo aguas arriba del salto (los lmites indicados no marcan cortes ntidos, sino que se sobrelapan en una cierta extensin dependiendo de las condiciones locales): Para F1 = 1.0 : el flujo es crtico, y de aqu no se forma ningn salto. Para F1 > 1.0 y < 1.7: la superficie del agua muestra ondulaciones, y el salto es llamado salto ondular. Para F1 > 1.7 y < 2.5: tenemos un salto dbil. Este se caracteriza por la formacin de pequeos rollos a lo largo del salto, la superficie aguas abajo del salto es lisa. La prdida de energa es baja. Para F1 > 2.5 y < 4.5: se produce un salto oscilante. Se produce un chorro oscilante entrando al salto del fondo a la superficie una y otra vez sin periodicidad. Cada oscilacin produce una gran onda de perodo irregular, la cual comnmente puede viajar por varios kilmetros causando daos aguas abajo en bancos de tierra y mrgenes. Para F1 > 4.5 y < 9.0 : se produce un salto llamado salto permanente: la extremidad aguas abajo del rollo de la superficie y el punto en el cual el chorro de alta velocidad tiende a dejar el flujo ocurre prcticamente en la misma seccin vertical. La accin y posicin de este salto son menos sensibles a la variacin en la profundidad aguas abajo. El salto est bien balanceado y el rndimiento en la disipacin de energa es el mejor, variando entre el 45 y el 70%. Para F1 = 9.0 o mayor: se produce el llamado salto fuerte: el chorro de alta velocidad agarra golpes intermitentes de agua rodando hacia abajo, generando ondas aguas abajo, y puede prevalecer una superficie spera. La efectividad del salto puede llegar al 85%.1.6 Caractersticas bsicas del salto hidrulicoAlgunas de las caractersticas del resalto hidrulico en canales rectangulares horizontales son: Perdida de energa: en el resalto la perdida de la energa es igual a la diferencia de las energas especificas antes y despus del resalto. Puede demostrarse que la perdida esE = E1 E2 = (Y2 Y1)3 /(4 Y1Y2)E/ E1: perdida relativa. Eficiencia: la relacin entre la energa especifica antes y despus del resalto se define como la eficiencia del resalto. Puede demostrarse que la eficiencia esE1/E2 = ((8 F12 + 1)3/2 4F12 + 1)/(8 F12 (2 + F12))F: numero de Froude. Altura del resalto: la diferencia entre las profundidades antes y despus del resalto es la altura del resalto (hj =Y2 Y1)Al expresar cada termino como la relacin con respecto a la energa especifica inicialhj/E1 = Y2/E1 Y1/E1Hj/ E1: altura relativa.Y1/ E1: profundidad inicial relativa.Y2/ E1: profundidad secuente relativa.