Diseño de un canal prismático con pendiente adversa.

Resalto hidraulico en un canal prismatico con pendiente negativa: Caso de diseño
Bravo Diego M
Carrera de Ingenieria Civil – Universidad de Cuenca
diego.bravoj@ucuenca.ec

Abstract— This paper presents a method for designing a prismatic channel of negative slope where hydraulic jump occurs, from the energy dissipation produced by slope change in the channel. The design method to be exposed isbased on a theoretical with approach increasing depth in the direction of flow and energy dissipation in a flow rapidly varied. Considering an adverse slope in this case a prismatic rectangular channel, it is assumed first that the flow before the projection system is in a supercritical and subcritical this passes after the projection system. To achieve this goal before the design must meet theinflow addition to the conditions of the shoulder, in order to determine the value of the adverse slope on output. It is hoped that this document will support the teaching practice of the Department of Hydraulic ll of Civil Engineering of the University of Cuenca.
Keywords - System flow , hydraulic jump . Energy dissipation.
Resumen­­— El presente artículo expone un procedimiento para el diseño de uncanal prismático de pendiente negativa en donde se produce un resalto hidráulico, a partir de la disipación de energía producida por el cambio de pendiente en el canal. El método de diseño a ser expuesto se basa en el planteamiento teórico de un incremento de la profundidad en la dirección del flujo y una disipación de energía en un flujo rápidamente variado. Al considerarse una pendiente adversaen este caso de un canal prismático rectangular, primero se asume que el flujo antes del resalto está en un régimen supercrítico y este pasa a un régimen subcrítico después del resalto. Para lograr este objetivo antes del diseño se debe conocer el caudal de entrada además de las condiciones del resalto, para poder determinar el valor de la pendiente adversa en la salida. Se espera que el presentedocumento sirva de apoyo para la práctica docente de la catedra de Hidráulica ll de la carrera de Ingeniería Civil de la Universidad de Cuenca.
Palabras Clave — Régimen de flujo, Resalto Hidráulico. Disipación de energía.


I. INTRODUCCIÓN
El resalto hidráulico es un fenómeno local que se presenta en el flujo rápidamente variado, este a su vez viene acompañado siempre por un aumento de laprofundidad en la dirección del flujo y perdida de energía considerable en un tramo corto [1] El resalto hidráulico ocurre en el paso brusco de un régimen supercrítico a un régimen subcrítico, esto quiere decir que la profundidad en un tramo corto cambia de un valor inferior a la profundidad crítica a un valor superior a esta.
Para el diseño de un canal en donde se forme un resalto hidráulico, senecesita un cambio brusco de pendiente, en este caso se pasara de una pendiente positiva suave a una pendiente adversa. Este tipo de resalto en difícil de encontrar, por lo que también es difícil encontrar ejemplos de diseño de canales y cálculo de la relación entre las profundidades conjugadas () [2]. Para el análisis del resalto hidráulico en un canal rectangular de ancho y profundidad , asumiendo unrégimen supercrítico conocido, se tiene la siguiente relación:
(1)
(2)
donde, L es la longitud del resalto, esta expresión permite el cálculo de la profundidad conjugada después del resalto considerando el factor de conversión del efecto pendiente (K) [1]. Como se trata de un cambio de pendiente se necesita analizar el segundo tramo como indica la figura 1:
Figura 1. Elementos de un resaltohidráulico en un canal con pendiente adversa.

Se debe determinar la disipación de energía durante el resalto mediante la ecuación (3), donde el número de Froude deberá ser mayor que la unidad antes del resalto [3]. Durante el diseño habrá que imponer los valores de la pendiente de salida de modo que la disipación de energía sea máxima según la ecuación (3) [4].
(3)

II. MÉTODO
Para...