Salto Hidráulico

XAVIER ISSAC MILLER VILLEGAS
HIDRAULICA
EXP. 678706
SALTO HIDRÁULICO
El salto hidráulico fue investigado por primera vez experimentalmente por Giorgio Bidone, un científico italiano en 1818. El salto hidráulico es conocido también como una onda estacionaria.
Las aplicaciones prácticas del salto hidráulico son muchas, entre las cuales se pueden mencionar:
* Para la disipación dela energía del agua escurriendo por los vertederos de las presas y otras obras hidráulicas, y evitar así la socavación aguas abajo de la obra;
* Para recuperar altura o levantar el nivel del agua sobre el lado aguas abajo de un canal de medida y así mantener alto el nivel del agua en un canal para riego u otros propósitos de distribución de agua;
* Para incrementar peso en la cuenca de disipación ycontrarrestar así el empuje hacia arriba sobre la estructura;
* Para incrementar la descarga de una esclusa manteniendo atrás el nivel aguas abajo, ya que la altura será reducida si se permite que el nivel aguas abajo ahogue el salto.
* Para indicar condiciones especiales del flujo, tales como la existencia del flujo supercrítico o la presencia de una sección de control siempre que sepueda ubicar una estación de medida;
* Para mezclas químicas usadas para purificar el agua;
* Para aerear el agua para abastecimiento de agua a las ciudades.

El resalto hidráulico es el ascenso brusco del nivel del agua que se presenta en un canal abierto a consecuencia del retardo que sufre una corriente de agua que fluye a elevada velocidad.
Este fenómeno presenta un estado de fuerzas enequilibrio, en el que tiene lugar un cambio violento del régimen de flujo, de supercrítico a subcrítico.
Las características del resalto hidráulico han sido aprovechadas para reducir las velocidades de flujo en canales a valores que permitan el escurrimiento sin ocasionar tensiones de corte superiores a los límites permitidos por los materiales que componen el perímetro mojado. El lugargeométrico en el que se presenta el resalto se denomina colchón hidráulico.
Diferentes investigadores han profundizado en el tema de la disipación de la energía a través de un resalto hidráulico; algunos han puesto atención a la relación entre los tirantes y condiciones de flujo antes y después del resalto, los menos han abordado los mecanismos internos que gobiernan un resalto hidráulico.
Se haninvestigado diferentes formas de colchones hidráulicos con el objeto de lograr una mejor disipación de energía en una menor longitud.
Un colchón hidráulico se hace necesario cuando no es posible lograr la disipación de energía deseada de manera natural, es decir cuando el tirante conjugado necesario es mayor al tirante existente aguas abajo.
En esos casos se considera la alternativa de forzar a ladisipación a través de un cuenco artificial, obligando el desarrollo del resalto hidráulico en un tramo definido que sea lo más corto posible, para este propósito serán necesarias obras complementarias que permitan proteger el perímetro mojado de la zona de mayores velocidades.

TIRANTE CONJUGADO MENOR Y MAYOR
Cuando los tirantes son bajos, las velocidades altas y, en consecuencia, las pendientesson también altas, el escurrimiento es “veloz” o “torrencial”.
Siempre que un escurrimiento “veloz” se encuentre con un escurrimiento “lento” se produce un fenómeno que denominamos “resalto hidráulico”.
Los problemas que se presentan en un salto hidráulico son

a) dado un tirante y1 determinar el tirante conjugado y2 ó viceversa
b) determinar la longitud del salto
c) determinarsuposición
d) localizarlo
e) calcular la pérdida de energía
f) hallar la potencia disipada.
La relación de los tirantes y1 y y2, antes y después del salto para un gasto dado, se obtiene de la ecuación del impulso.

P1 – P2 = pQ(V2 – V1)

Haciendo Q constante, se obtiene una curva para F como la mostrada arriba, en ella puede verse que una fuerza específica Fs corresponde dos tirantes y1...