")*+%-*.A. /*&*0A )"%+A 1A)A.A 1A)A.A 2A("&0A. *)1%)*%*A (*+*& 3*.A"&*(A %)%1*A 4 (A)0*.A. .% /5+*/*%)05 (A5&*)A A%)A 6*%.A3*0A 77889:7 A&%; &%;A). A).A 5 5.*1" *1"%< "% "%. .A 77889=9 Objetivo: Afanzar el concepto de estructuras estructuras hidráulicas, en este caso disipadores disipadores o amortiguadores, los cuales se encargan de disipar la energía cinética excedente en un ujo y transormar parte de ella en calor, evitando así el riesgo de socavación del canal aguas aajo! A partir del principio de momentum, la ecuación de continuidad y pérdida de energía por resalto hidráulico, hacer las demostraciones pertinentes a partir de ecuaciones ya conocidas! Marco teórico: Disipación de energía "no de los aspectos #ue generalmente merece especial atención en el dise$o de oras hidráulicas de monta$a es la disipación de la energía cinética #ue ad#uiere un chorro lí#uido por el incremento de la velocidad de ujo ujo!! %sta %sta situa situació ción n se prese present nta a en verte verteder deros os de exced exceden encia cias, s, estr estruc uctu tura ras s de caíd caída, a, des desog ogue ues s de ond ondo, o, oca ocato toma mas, s, sali salida das s de alcantarillas, etc! &a disipación de la energía cinética puede lograrse aplicando dierentes medi medida das, s, a sae saerr' gene genera raci ción ón de resal esalto to hidr hidráu áuli lico co,, impa impact cto o o incremento de la rugosidad! Generación del resalto hidráulico %l resalto hidráulico es el ascenso rusco del nivel del agua #ue se presenta en un canal aierto a consecuencia del retardo #ue sure una corriente de agua #ue uye a elevada velocidad! %ste enómeno presenta un estado de uerzas en e#uilirio, en el #ue tiene lugar un camio violento del régimen de ujo, de supercrítico a sucrítico! (onsideremos el siguiente es#uema'
2igura 7 > esalto hidráulico %n la sección 7, act?an las uerzas hidrostática 2 7h y dinámica 2 7d@ en orma similar pero en sentido contrario en la sección , 2 h y 2d! %n amas secciones la sumatoria de uerzas da como resultado 27 y 2 respectivamente! %n el estado de e#uilirio, amas uerzas tienen la misma magnitud pero dirección contraria Bla uerza 2 7h es menor a 2 h, inversamente 2 7d es mayor a 2 dC! .eido a la posición de las uerzas resultantes, amas están espaciadas una distancia d, lo cual genera un par de uerzas de la misma magnitud pero de sentido contrario! %n razón a la condición de lí#uido, las partículas #ue la componen ad#uirirán la tendencia de uir en la dirección de las uerzas predominantes, presentándose la mezcla del agua con líneas de ujo superfciales moviéndose en sentido contrario a la dirección de ujo y de manera inversa en la zona cercana a la solera! %l repentino encuentro entre las masas de lí#uido y el inevitale cho#ue entre partículas, provocan la generación de un medio lí#uido de gran turulencia #ue da lugar a la asorción de aire de la atmósera, dando como resultado un medio mezcla agua>aire! 6ara un metro de ancho de un canal, se considera el escurrimiento de una masa de uido por unidad de tiempo!
B7C %l impulso total se expresará
BC
%l #ue deerá estar en e#uilirio con la uerza resultante'
B=C %l impulso se expresa ahora
B9C (onsiderando la ecuación de continuidad BDC y eliminado q y v2 se otiene'
BEC
BFC
B:C esultando el tirante conjugado Baguas aajo del resaltoC'
BGC
B78C (on ayuda de la expresión del n?mero de 2roude Bn?mero adimencional #ue expresa la relación entre las uerzas de inercia y de gravedadC' -e llega a la expresión adimensional de tirantes conjugados'
B77C %l tirante antes y después del resalto hidráulico resulta unción del )?mero de 2roude! &as características del resalto hidráulico han sido aprovechadas para reducir las velocidades de ujo en canales a valores #ue permitan el escurrimiento sin ocasionar tensiones de corte superiores a los límites permitidos por los materiales #ue componen el perímetro mojado! %l lugar geométrico en el #ue se presenta el resalto se denomina colchón hidráulico. .ierentes investigadores han proundizado 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 ujo antes y después del resalto, los menos han aordado los mecanismos internos #ue goiernan un resalto hidráulico! -e han investigado dierentes ormas de colchones hidráulicos con el ojeto de lograr una mejor disipación de energía en una menor longitud! Probleas 7! A partir del principio de momentum y de la ecuación de continuidad aplicado al análisis de un resalto hidráulico sumergido, #ue ocurre a la salida de una compuerta deslizante en un canal rectangular, demuestre #ue'
.onde ys es la proundidad sumergida@ y 7 es la apertura de la compuerta deslizante@ y es la proundidad aguas aajo@ y 2H#Igy=, siendo # el caudal por unidad de ancho del canal! )o considere la ricción 2 en el lecho del canal!
! .emuestre #ue la perdida de energía en un resalto hidráulico horizontal es'
