diapositiva - fluidos ii - salto hidraulico
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SALTO HIDRAULICO
Es un fenmeno que se presenta exclusivamente en canales, cuando un flujo de agua que viaja a rgimen supercrtico, choca o alcanza a una masa de agua que fluye en rgimen subcrtico; presentndose abruptamente el cambio de rgimen, acompaado de una gran turbulencia, disipando energa y realizando una inclusin de aire en la masa lquida.
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- Para que el salto hidrulico realmente se produzca, es necesario que los dos tirantes conjugados que lo acompaan (menor y mayor), sean diferentes del crtico.
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En la figura # 1, la compuerta determina un flujo supercrtico, mientras que el vertedor obliga la existencia de un flujo subcrtico aguas abajo, la transicin se logra a travs del salto hidrulico.
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Adems, el salto debe ser estable, con lo cual las fuerzas que lo acompaan deben estar en equilibrio y debe conservarse el momentum de una seccin a otra (tambin conocida como FUERZA ESPECFICA).
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- La expresin empleada para calcular el momentum en cualquier seccin i es: * SALTO HIDRULICO FORZADO. * SALTRO HIDRULICO SIMPLE.
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IMPORTANCIA DEL SALTO HIDRAULICO (APLICACION): - En el campo de flujo de canales abiertos, el salto hidrulico suele tener muchas aplicaciones entre las que se incluyen: - El mantenimiento de altos niveles de agua en canales que se utilizan para propsitos de distribucin.
- Incremento del gasto descargado por una compuerta deslizante, al rechazar el retroceso del agua contra la compuerta, esto aumenta la carga efectiva y con ello la descarga.
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EL SALTO HIDRULICO EN CANALES RECTANGULARES: - Por la condicin de equilibrio y de conservacin, los momentos correspondientes a los tirantes conjugados debern ser iguales y de acuerdo a la geometra tan simple de la seccin, el clculo se reduce a la aplicacin directa de la siguiente expresin:
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- La longitud del salto hidrulico puede ser calculado con las siguientes expresiones:
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- Adems, existe otro mtodo propuesto por el USBR (3): - Obviamente al existir el salto hidrulico y un remanso aguas abajo existen prdidas de carga, las cuales pueden ser calculadas con la expresin siguiente:
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- Por otra parte, los saltos hidrulicos pueden ser clasificados en funcin de la violencia con la cual se desarrollan, atendiendo principalmente a la magnitud del rgimen hidrulico que se genera aguas arriba.
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EJEMPLOS DE SALTO HIDRAULICO 1.- Como se muestra en la figura, se est descargando agua de un depsito bajo una compuerta de esclusa, con un caudal de 18 m3/s en un canal rectangular horizontal de 3 m de ancho fabricado de concreto formado semiterminado. En un punto donde la profundidad, de 3 m, se observa que se presenta un salto hidrulico. Determine lo siguiente: a. La velocidad antes del salto. b. La profundidad despus del salto. c. La velocidad despus del salto. d. La energa disipada en el salto.
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DATOS: Q =18 m3/s, f =b=3m, d = a =3m, d1= a1=1 m
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2.- En un canal rectangular en que se presenta un salto hidrulico claro, uno de los tirantes conjugados es
2=3, el
gasto es Q= 40 m3/seg y el ancho b = f =10 m, calcule:
a) El otro tirante conjugado menor d1, verifique el rgimen y las prdidas que se presentan.
b) La longitud del tanque amortiguador. DATOS:
2 = 3 m.
Q = 40 m3/s.
b = 10 m
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3.- Con los datos proporcionados en la siguiente figura, calcule la cota A. DATOS:
Cota B= 100.00 m. s. n. m, P= 6.00 m, C=2.00 m, ac= 2.50 m, L = f = 1m
Calcular: a) la cota A
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