Carta geologica

PRÁCTICA No 6.

“SALTO HIDRÁULICO”.

Objetivo.
El alumno generará, medirá y verificará las características de los tipos de salto hidráulico.

Consideraciones teóricas.
El salto hidráulico, es ejemplo, del flujo rápidamente variado y ocurre cuando la variación del tirante se presenta en un tramo relativamente corto con gran disipación de energía, y que es independiente de las pérdidas porfricción. Asimismo el salto hidráulico tiene lugar cuando hay un cambio de régimen supercrítico a subcrítico, pasando por el régimen crítico.

Las maneras de generar un salto hidráulico son tres; en canales controlados por compuertas, al pie de un vertedor cimacio y en canales donde súbitamente cambia la pendiente de la plantilla del canal de pronunciada a una pendiente horizontal.

Debido ala gran variación de la velocidad media, entre los dos extremos del salto, y al hecho de que no se requiere conocer los cambios de energía interna, es adecuado, el uso del principio de la cantidad de movimiento (función momentum)

La ecuación de la cantidad de movimiento en un cuerpo libre o volumen de control se deriva de la segunda ley de Newton. Se conoce como cantidad de movimiento de unelemento de masa , al producto de ésta por su velocidad.

La segunda ley de Newton establece que la suma vectorial de todas las fuerzas que actúan sobre una masa de fluido es igual a la rapidez del cambio del vector lineal, es decir:

----------1

Como está dada por la ecuación 1 nos queda:

----------2

Pasando la diferencial del tiempo al otro miembro nos queda:

----------3

En laecuación 3 se puede señalar que es la cantidad de movimiento y es el impulso.
Integrando la ecuación 3.
----------4

Como el flujo es permanente la diferencia del tiempo toma un valor .

----------5
Despejando de ecuación 5:

----------6

Pero también sabemos que: , por lo que la ecuación 6 queda:

----------7

Y como
----------8

Pero por lo que la ecuación 8 nos queda:----------9

Para realizar el análisis del salto hidráulico, se requiere hacer las siguientes consideraciones:

* El canal es horizontal y de sección constante.

* Se desprecia la resistencia de fricción originada en la pared del canal, debido a la poca longitud en que se desarrolla el salto.

* Dentro del tramo, no existe ningún obstáculo que pudiera ocasionar una fuerza deempuje dinámico desde el exterior.

* Se considera que la distribución de velocidades es prácticamente uniforme y que los coeficientes .
Las características del salto hidráulico son:

La longitud del salto hidráulico se define como la distancia medida entre la sección de inicio y la sección inmediatamente aguas abajo en que termina la zona de turbulencia. Según el U.S. Bureau of Reclamation(USBR), la longitud del salto en un canal rectangular horizontal varía de acuerdo a la tabla 6.1, en la cual es el número de Froude en la sección 1, es la longitud del salto y es el tirante conjugado mayor.


| 1.7 | 2 | 2.5 | 3 | 3.5 | 4 | 5 | 6 | 8 | 10 |
| 4 | 4.35 | 4.85 | 5.28 | 5.55 | 5.8 | 6 | 6.1 | 6.12 | 6.1 |

Tabla 6.1 Longitud del salto en canales rectangulares según USBR.La pérdida de energía se obtiene:.

Su eficiencia, valuada como dada en % siendo: .

Tipos de salto.- Cuando el salto hidráulico ocurre en la descarga del vertedor ó a la salida de una compuerta, o bien, cuando la pendiente del canal cambia bruscamente de supercrítica a subcrítica, entonces, se dice que el salto es normal e ideal, por lo cual los tirantes conjugados son ideales , ; en eltramo de régimen subcrítico el tirante normal es , ver la figura 6.3.

Sin embargo, el salto puede desplazarse hacia la derecha ó izquierda con respecto al salto normal.

Si el tirante conjugado mayor, es mayor que el tirante normal, entonces el salto se desplaza hacia aguas abajo, y se dice que el salto es barrido, como se aprecia en la figura 6.3b. Por último si se presentará un salto...