resalto hidraulico

RESALTO HIDRÁULICO
La transición, en movimiento permanente, de régimen rápido a lento se realiza con una gran disipación local de energía presentándose un frente abrupto muy turbulento conocido con el nombre de resalto hidráulico.
Como se observa en la figura 4.4.5 este fenómeno provoca un aumento apreciable del calado, consideración que debe ser tenida en cuenta en el dimensionamiento de lared, en los puntos en que, por sus características geométricas, se den las condiciones de posible aparición de un resalto hidráulico.



 
Se considera la sección (1) en régimen rápido justo antes del resalto y la (2), ya en movimiento uniforme después del resalto, en régimen lento. En las secciones (1) y (2) puede suponerse una distribución hidrostática de presiones.
La relación de caladosresultante aguas arriba y abajo del resalto se obtiene de aplicar las ecuaciones de la cantidad de movimiento y de continuidad:

(1)
                                                          
siendo F ²1 = V1²/ ( g· y )
La longitud del resalto (L) no puede determinarse teóricamente, existiendo varias correlaciones experimentales.Aproximadamente, puede tomarse:

L = 6· ( y2- y1 )     (2)
  Experimentalmente se ha comprobado que el resalto se presenta para F>31/3 ; para F 9
Resalto con gran disipación de energía (hasta 80 %), gran ondulación de la superficie con tendencia de traslado de la zona de régimen supercrítico hacia aguas abajo.
En la práctica se recomienda mantener elresalto hidráulico en la condición de resalto oscilante, por cuanto se trata de un resalto bien formado y accesible en las condiciones de flujo reales, si bien la disipación que se logra no alcanza los mejores niveles. En los casos de resaltos permanente y fuerte, las condiciones hidráulicas aguas abajo son muy exigentes y difíciles de cumplir en la práctica.
Para el diseño de colchoneshidráulicos se consideran los siguientes aspectos.
Pérdida de energía
Se define como la diferencia de energías específicas antes y después del resalto.
(5.12)
Eficiencia
Se define la eficiencia de un resalto hidráulico como la relación de energía específica después y antes del resalto:
(5.13)
Por lo que se puede advertir, la eficiencia de un resalto hidráulico depende únicamente del número de Froudeantes del mismo.
Longitud del resalto hidráulico
Un parámetro importante en el diseño de obras hidráulicas es la longitud del resalto, que definirá la necesidad de incorporar obras complementarias para reducir esta longitud y/o aplicar medidas de protección de la superficie para incrementar su resistencia a las tensiones de corte.
Los resultados de pruebas experimentales realizadas por elBureau of Reclamation, dan los siguientes resultados:
Fig. 5.2 - Relación adimensional para la longitud del resalto hidráulico. Bureau of reclamation
Perfil de la superficie del resalto
Este dato tiene utilidad para el diseño de las paredes laterales de la obra, tanto en lo que se refiere a su altura como a su estabilidad. Bakhmeteff y Matzke, encontraron que el perfil de la superficie de un resaltohidráulico, se puede representar por curvas adimensionales en función de Fr1, como se muestra en el siguiente gráfico:

Localización del resalto hidráulico
La ubicación del resalto hidráulico depende de las condiciones de flujo tanto aguas arriba como aguas abajo.
Para la explicación de este aspecto, consideremos el caso del flujo a través de un conducto inferior, a manera de un desfogue defondo. Aguas abajo, el nivel de agua es influenciado por algún elemento de control, como por ejemplo una estructura transversal.

Figura 5.4 - Esquema de un resalto hidráulico en un sistema formado por una compuerta y una estructura de caída
Por un lado, el tirante alcanza su mínimo valor inmediatamente después de la compuerta, este se incrementa gradualmente en régimen supercrítico en...