COMO MEJORAR LAS CONDICIONES DEL FLUJO RAPIDAMENTE VARIADO (RESALTO HIDRAULICO)

INTRODUCCION¿Qué es un salto Hidráulico?Un resalto o un salto hidráulico es un

fenómeno local, que se presenta en el flujo rápidamente variado, el cual va siempre acompañado por un aumento súbito del tirante y una perdida de energía bastante considerable, en un tramo relativamente corto. Ocurre en el paso brusco de régimen supercrítico (rápido) a régimen subcrítico (lento), es decir, en el resalto hidráulico el tirante, en un corto tramo

Generalmente, el resalto se forma cuando en una corriente rápida existe algún obstáculo o un cambio brusco de pendiente como vemos a continuación

Las aplicaciones prácticas del resalto hidráulicas son muchas se pueden utilizar: para 1) disipar la energía del agua que fluye sobre presas, vertederos y otras estructuras hidráulicas 2) recuperar altura o aumentar el nivel del agua en el lado de aguas debajo de una canaleta de medición y mantener un nivel alto del agua en el canal de la irrigación 3) incrementar el peso sobre el sobre la zona de aguas debajo de una estructura de mampostería y reducir la presión arriba bajo dicha estructura aumentando la profundidad del agua en su zona, 4) aumentar el caudal por debajo de una compuerta deslizante manteniendo alejada la profundidad de aguas abajo; 5) para indicar condiciones especiales de flujo, como la existencia de flujo supe critico o la presencia de una sección de control; 6 mezclar químicos utilizados para la purificación de agua y casos similares; 7) airear el agua con sistemas de suministros urbanos

PROBLEMA•Como observamos anteriormente el salto hidráulico si bien tiene beneficios, también tiene perjuicios para con la estructura ya construida, pues si este resalto no es bien controlado puede ocasionar destrucciones en la estructura por la energía misma que produce este fenómeno•La intensidad del resalto varia ampliamente, se caracteriza por el desarrollo de turbulencia extrema de gran escala, por hondas superficiales y por roció, disipación de energía y entrampamiento de aire •El salto hidráulico produce destrucción en el canal dependiendo con la energía que venga este salto, para ello es necesario introducir en la construcción materiales de alta resistencia

•Si el número de Froude oscila entre 2.5 a 4.5 antes del salto hidráulico el tipo de flujo es oscilante, que es un chorro intermitente del fondo del canal a la superficie, causando así olas persistentes corriente abajo•Si el número de Froude es mayor a 9 en el antes del salto hidráulico el flujo es fuerte produciendo así un flujo fuerte, con un resalto brusco, efectivo pero con superficie irregular ondulada aguas abajo con riesgo de erosión en el canal

OBJETIVOS Objetivos principales•¿Como mejorar las condiciones del salto hidráulico para que este sea bien aprovechado como disipador de energía, o aumentando el caudal requerido para determinada función del canal? Objetivos secundarios•¿Como hacer el salto hidráulico más corto en longitud para poder controlar la energía que este genere en el momento que ocurra el fenómeno?•¿Como evitar que el número de Froude antes de que se produzca el salto se encuentre en el intervalo de 2.5 a 4.5 o sea mayor a 9?

HIPOTESIS Como planteamos en los objetivos nos proponemos a que el salto hidráulico no sea ni oscilante ni fuerte para evitar la erosión entonces. El salto hidráulico se da cuando el flujo pasa de un régimen supe crítico a un régimen subcrítico es decir el flujo pasa de ir velos a ir lento en este fenómeno actúan las distribuciones de presiones como veremos a continuación: La ecuación del momentum indica que:

2

··ii i c

i

QM A h

g A

Desarrollando esta ecuación y aplicando a nuestro caso antes y después del salto hidráulico llegamos a la siguiente conclusión:

Esta ecuación recién mostrada nos indica que la sustracción de los momentos antes y después del salto es igual a la energía que actúa para represar este fenómeno y así evitar destrozos en el canal que es nuestro objetivo primordialPara este propósito se dispone de la utilización de cuencos disipadores, para el diseño de estos cuencos:

Se dispone de las siguientes reglas de diseño:

¿Como mejorar las condiciones del salto hidráulico para que este sea bien aprovechado como disipador de energía, o aumentando el caudal requerido para determinada función del canal? •Ahora somos capaces de contestar esta interrogante. La forma más económica y práctica de disipar la energía cuando se produce salto hidráulico es mediante cuencos disipadores, estos siempre dirigidos hacia un canal propio en rápidas después de compuertas deslizantes, etc. •Evitando siempre con los disipadores en lo posible que el número de Froude se encuentre en el intervalos de 2.5 a 4.5 o que este sea mayor a 9 para evitar un salto comprometedor con la estructura, es decir que no realice destrucciones en la misma

JUSTIFICACIONAspectos sociales.- El trabajo de investigación es importante en lo social puesto que este trabajo o prevención que se realiza con la disipación de la energía mediante los cuencos disipadores evita destrucciones en la estructura en este caso un canal, que si ocurriese un desbordamiento del mismo ocasionaría perdidas materiales a las estructuras cercanas a esteAspectos económicos.- Como bien conocemos el salto hidráulico es útil para varias aplicaciones en la vida diaria y también estos generan recursos económicos mediante la generación de energía que se da en este fenómeno

NOVEDADESMediante la optimización del salto hidráulico se puede generar mayor disipación de energía, optimizar las estructuras reforzándolas cuando se produzca el salto pues este es de ocasionar destrucciones en las estructuras es por eso que es tan importante el estudio y el mejoramiento de este fenómeno que se da en canales de flujo rápidamente variado