UNIVERSIDAD DE EL SALVADORFACULTAD MULTIDISCIPLINARIA ORIENTAL

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA

CÁTEDRA:

HIDRAULICA

CATEDRÁTICO:ING.

TEMA:“APLICACIONES DEL RESALTO HIDRAULICO”

INTEGRANTES:

RESALTO HIDRÁULICOEs el fenómeno en el cual una corriente líquida de gran velocidad en flujo supercrítico, bajo ciertas condiciones, pasa a un flujo subcrítico con una brusca elevación de la superficie libre.

RESEÑA  HISTORICA

Hasta 1818, el resalto hidráulico estuvo considerado como un fenómeno complejo y misterioso, pero en este mismo año, Bidone, realizó las primeras investigaciones sobre el resalto hidráulico, 10 años más tarde Belanger, analizó el fenómeno según el principio de conservación de energía y después corrigió su análisis usando la ecuación impulso-momentum.  

GENERALIDADES

Bajo ciertas condiciones, una corriente líquida de gran velocidad en flujo supercrítico, en un canal abierto pasa a flujo subcrítico con una brusca elevación de la superficie líquida. En efecto, la corriente de gran velocidad se expansiona y convierte su energía cinética en térmica y potencial. Las perdidas de energía son mayores a medida que la altura del salto es mayor.

CLASIFICACION DE LOS RESALTOS HIDRAULICOS

• (resalto ondulante), la superficie del agua muestra ondulaciones y solo hay una pequeña diferencia entre las profundidades conjugadas.

• (resalto débil), la superficie del agua es tranquila, la velocidad es uniforme y la pérdida de energía es baja.

• (resalto oscilante) ocurre un chorro oscilante entre el fondo y la superficie libre.

• (resalto estable), se tiene un intervalo de resaltos adecuados. El resalto está equilibrado y su acción es la deseada, siendo la disipación de energía de 45% al 70%

• (resalto fuerte) se generan olas intermitentes, que se desplazan hacia aguas abajo originando una superficie bastante alterada. La disipación de energía puede llegar al 80%.

TIPOS DE RESALTOS HIDRÁULICOS

APLICACIONES DEL RESALTO HIDRAULICO

La disipación de energía en flujos sobre diques, vertedores y otras estructuras hidráulicas.

El mantenimiento de altos niveles de agua en canales que se utilizan para el propósito de distribución de agua.

Incremento 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 el tratamiento de agua.

La aerificación de flujos y el desclorinado en el tratamiento de agua.

La remoción de bolsas de aire con flujos de canales abiertos en canales circulares.

La identificación de condiciones especiales de flujo, como la existencia del flujo supercrítico o la presencia de una sección de control para la medición de la razón efectividad-costo del flujo.

DISIPACION DE ENERGIA EN FLUJO SOBRE DIQUES , VERTEDEROS Y OTRAS ESTRUCTURAS HIDRAULICAS

• El resalto hidráulico es muy efectivo en disipar energía mecánica ya que es extremadamente turbulento, lo que es un rasgo característico a tener en cuenta en aplicaciones a presas de tranquilización y vertederos. Es muy importante que tales resaltos se sitúen en lugares diseñados especialmente; de otro modo en la solera del canal se formarían socavones por la agitación turbulenta.

• En general, hay que recurrir a la experimentación para valorar las pérdidas de carga. Sin embargo el resalto hidráulico tienen el privilegio de que se pueden calcular analíticamente.

Ecuaciones de resalto hidráulico

• (Numero de Froude) Ec. 1• (Relación de calados conjugados) Ec. 2• (Energía disipada) Ec. 3

• (Longitud del resalto)• (Potencia destruida)• (Potencia destruida)

Ejemplo:• Después de pasar por el aliviadero de una presa, 243 m3/s pasan a través de un cuenco de

hormigón (n=0.013) plano. La velocidad del agua en la base del aliviadero es de 12.60 m/s y la anchura del cuenco es 54 m. Estas condiciones producirán un resalto hidráulico, siendo 3.00 m la profundidad en el canal situado después del cuenco, A fin de que el resalto este dentro del cuenco,

a) Con que longitud deberá construirse el cuenco?b) Cuanta energía se pierde desde el pie del aliviadero hasta la sección de aguas abajo del

resalto?

Solucion:Datos:• Q=243m3/s• n=0.013• v1=12.60m/s

• b=54m• y3=3.00m

a) Longitud del cuenco

Primero se calcula la profundidad y1. Se sabe que Q=A1V1 así que

Entonces

Luego se calcula la profundidad y2 en el extremo aguas arriba del resalto. Se sabe de la ecuación (2) que, que en nuestro caso seria:

De continuidad sustituyendo en (a) y simplificando se tiene:

Entonces

Ahora se calcula la longitud LAB del flujo retardadoPara el punto A:

Para en punto B:

Sea y como se muestra en la figura así que:

Donde S se obtiene de la

ecuación de Manning para el sistema métrico

entonces:

Para calcular la longitud del resalto es decir entre los puntos B y C se toma cualquiera de las ecuaciones que se muestran en la tabla 2. Tomaremos por tanto:

R// a) La longitud total del cuenco será entonces:

esto es 35.57m

Perdida de energía

La perdida de energía se calcula con la ecuación entonces

R// b) La perdida total de energía cinética provocada por el resalto es

Esto significa que el resalto hidráulico disipa un 57% de

la energía, también puede calcularse la potencia destruida por el resalto con la

ecuación:

el resto de la energía se traduce en un incremento de la

temperatura que puede calcularse con la ecuación:

entonces

Con lo que se concluya

que la disipación es grande pero el aumento de temperatura es despreciable