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 calados resultanteaguas 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<3 1/3el resalto es ondulado y su situación más estable se produce para
4,5 < F < 9
Cuando las condiciones en los límites no corresponden con las determinadas por las ecuaciones del resalto, el resalto no es estable y se presenta un resaltomóvil, que se puede estudiar considerando unos ejes móviles que se trasladen a la velocidad del resalto.
DISIPACIÓN DE ENERGÍA
Uno de los aspectos que generalmente merece especial atención en el diseño de obras hidráulicas de montaña es la disipación de la energía cinética que adquiere un chorro líquido por el incremento de la velocidad de flujo. Esta situación se presenta en vertederos deexcedencias, estructuras de caída, desfogues de fondo, bocatomas, salidas de alcantarillas, etc.
La disipación de la energía cinética puede lograrse aplicando diferentes medidas, a saber: generación de resalto hidráulico, impacto o incremento de la rugosidad.
Generación del resalto hidráulico
El resalto hidráulico es el ascenso brusco del nivel del agua que se presenta en un canal abierto a consecuenciadel retardo que sufre una corriente de agua que fluye a elevada velocidad.
Este fenómeno presenta un estado de fuerzas en equilibrio, en el que tiene lugar un cambio violento del régimen de flujo, de supercrítico a subcrítico. Consideremos el siguiente esquema:

En la sección 1, actúan las fuerzas hidrostática F1h y dinámica F1d; en forma similar pero en sentido contrario en la sección 2, F2h y F2d.En ambas secciones la sumatoria de fuerzas da como resultado F1 y F2 respectivamente. En el estado de equilibrio, ambas fuerzas tienen la misma magnitud pero dirección contraria (la fuerza F1h es menor a F2h, inversamente F1d es mayor a F2d). Debido a la posición de las fuerzas resultantes, ambas están espaciadas una distancia d, lo cual genera un par de fuerzas de la misma magnitud pero desentido contrario. En razón a la condición de líquido, las partículas que la componen adquirirán la tendencia de fluir en la dirección de las fuerzas predominantes, presentándose la mezcla del agua con líneas de flujo superficiales moviéndose en sentido contrario a la dirección de flujo y de manera inversa en la zona cercana a la solera. El repentino encuentro entre las masas de líquido y el inevitablechoque entre partículas, provocan la generación de un medio líquido de gran turbulencia que da lugar a la absorción de aire de la atmósfera, dando como resultado un medio mezcla agua-aire.
Para un metro de ancho de un canal, se considera el escurrimiento de una masa de fluido por unidad de tiempo.
(5.1)
El impulso total se expresará
(5.2)
El que deberá estar en equilibrio con la fuerza...