LONGITUD DEL RESALTO (L)

La longitud del resalto, ha recibido gran atencin por parte de los investigadores, pero hasta ahora no se ha desarrollado un procedimiento satisfactorio para su clculo. Sin duda, esto se debe al hecho de que el problema no ha sido analizado tericamente, as como a las complicaciones prcticas derivadas de la inestabilidad general del fenmeno y la dificultad en definir las secciones de inicio y fin del resalto. Se acepta comnmente que la longitud L del resalto hidrulico, se defina como la distancia medida entre la seccin de inicio y la seccin inmediatamente aguas abajo en que termina la zona turbulenta. Con este criterio, para el clculo de la longitud del resalto hidrulico, existen varias frmulas empricas, dentro de las cuales se tiene:

Segn Siechin, la longitud del resalto hidrulico, es:

donde:L = longitud del resalto (m). = tirante conjugado menor, (m).= tirante conjugado mayor, (m).k = depende del talud Z del canal, segn la tabla:

Talud Z00.50.751.01.251.5

k57.99.210.612.615.0

Segn Hsing, la longitud del resalto en un canal trapezoidal es mucho mayor, de acuerdo con la siguiente frmula:

donde: L = longitud del resalto, (m) = tirante conjugado menor, (m)= tirante conjugado mayor, (m)

Segn Pavlovski, la longitud del resalto es:

Dnde:L = longitud del resalto, (m) = tirante conjugado mayor, (m)= tirante conjugado, menor (m)

Segn Schaumian, la longitud del resalto es:

Dnde: L = longitud del resalto, (m) = tirante conjugado mayor, (m)= tirante conjugado, menor (m)

Segn Chertgsov, la longitud del resalto es:

Dnde:L = longitud del resalto, (m) = tirante conjugado mayor, (m)= tirante crtico, (m)

Segn el U.S. Bureau of Reclamation, la longitud L del resalto en un canal rectangular horizontal, se puede calcular con la siguiente tabla:

1.72.02.53.03.54.05.06.08.010

L/4.04.354.855.285.555.86.06.16.126.1

Dnde:L = longitud del resalto, (m) = nmero de Fraude en la seccin supercrtica = tirante conjugado mayor, (m)= tirante conjugado, menor (m)

La figura, tambin permite el clculo de la longitud del resalto para un canal rectangular, tanto para una pendiente horizontal con la So = 0 o para pendiente de fondo diferente de cero.

Longitud del resalto en canales con pendiente segn el U.S. Bureau of Reclamation

FORMAS DE RESALTO EN CANALES CON PENDIENTE CASI HORIZONTAL

La forma del resalto hidrulico depende del nmero de Fraude correspondiente al tirante conjugado menor: . De los estudios realizados por el U.S. Bureau of Reclamation sobre el resalto hidrulico, dentro de los tanques amortiguadores como medio, para disipar la energa en descargas ya sean en vertedores o en obras de toma, y en general en estructuras terminales, se tienen los siguientes casos:

1. Si Fi est comprendido entre 1 y 1,7 se tiene un resalto ondulado, as:

Cuando el valor del nmero de Fraude, vale 1 el rgimen es crtico y no se forma el resalto hidrulico. Para valores entre 1 y 1,7 se tiene un rgimen un poco menor que el subcrtico, formndose ondulaciones ligeras en la superficie. Aproximadamente la velocidad es 30% menor que la velocidad crtica. 2. Si F1 est comprendido entre 1,7 y 2,5 se tiene un resalto dbil:

Es un rgimen bastante uniforme, se designa por la etapa previa al resalto, sin turbulencia activa.

3. Si Fi se encuentra 2,5 y 4,5, el resalto es oscilante :

No se forma un resalto propiamente dicho, y se dice que se tiene un rgimen de transicin.

Se recomienda, cuando se tengan nmeros de Froude dentro de este intervalo, variar las condiciones del rgimen (por ejemplo, el caudal por unidad de longitud en el vertedor), de manera que se estn fuera de un rgimen de transicin.

4. Si Fi se encuentra entre 4,5 y 9,0, el resalto es estable y equilibrado:

5. Si F1 es mayor que 9,0, se presenta un resalto fuerte e irregular:

UBICACIN DEL RESALTO HIDRULICO

Un aspecto importante en este tipo de problemas es cuidar la estabilidad del resalto y su formacin en el sitio deseado, ya que generalmente es utilizado como disipador de energa.

Despus que se produce el resalto hidrulico ,se tiene un flujo subcrtico, por lo cual cualquier singularidad causa efectos hacia aguas arriba, lo que obliga a que una vez ocurrido el resalto hidrulico, se tenga el tirante normal yn.

Ubicacin del resalto hidrulico

Una forma prctica de determinar la ubicacin del resalto hidrulico, es con el siguiente proceso:

1) A partir del y, (tirante normal del tramo de mayor pendiente), calcular el conjugado mayor y2. 2) Comparar y2 con yn (tirante normal en el tramo de menor pendiente):

Si y2 > yn el resalto es barrido (figura 4.23) y se ubica en el tramo de menor pendiente. Antes del resalto se presenta una curva M3, que une el tirante del inicio del cambio de pendiente, con el tirante conjugado menor .

Resalto barrido

En este caso, los tirantes conjugados, son y que debe recalcularse a partir del tirante conjugado mayor conocido y'2.

Si el resalto es claro en la figura y se inicia justo en el cambio de pendiente.

Resalto claro

Si el resalto es ahogado y se ubica en el tramo de mayor pendiente. Despus del resalto y antes del tirante normal se presenta una curva S1, que une el tirante conjugado mayor y2 del tramo con mayor pendiente, con el tirante normal yn del tramo con menor pendiente.

Resalto ahogado

Nota: Si se conociera el conjugado mayor y2 (que es el tirante normal en el tramo de menor pendiente), para determinar la ubicacin del resalto hidrulico el proceso a seguir es:

a) A partir de calcular el conjugado menor .

b) Comparar con el del tramo de mayor pendiente: Si , el resalto es barrido y se ubica en el tramo de menor pendiente. Antes del resalto se presenta una curva M3, que une el tirante yn del inicio del cambio de pendiente, con el tirante conjugado menor .

Si el resalto es claro y se inicia justo en el cambio de pendiente.

Si , el resalto es ahogado y se ubica en el tramo de mayor pendiente. En este caso hay que recalcular los tirantes conjugados, con (del tramo de mayor pendiente) calcular el tirante conjugado mayor . Despus del resalto se presenta una curva S1, que une el y2 calculado, con el yn del tramo de menor pendiente.