EL RESALTO O SALTO HIDRULICO INTRODUCCINLos saltos hidrulicos ocurren cuando hay un conflicto entre los controles que se encuentran aguas arriba y aguas abajo, los cuales influyen en la misma extensin del canal. Este puede producirse en cualquier canal, pero en la prctica los resaltos se obligan a formarse en canales de fondo horizontal, ya que el estudio de un resalto en un canal con pendiente es un problema complejo y difcil de analizar tericamente.El salto hidrulico puede tener lugar ya sea, sobre la superficie libre de un flujo homogneo o en una interface de densidad de un flujo estratificado y en cualquiera de estos casos el salto hidrulico va acompaado por una turbulencia importante y una disipacin de energa.Cuando en un canal con flujo supercrtico se coloca un obstculo que obligue a disminuir la velocidad del agua hasta un valor inferior a la velocidad crtica se genera una onda estacionaria de altura infinita a la que se denomina resalto hidrulico, la velocidad del agua se reduce de un valor V1> C a V2< C, la profundidad del flujo aumenta de un valor bajo Y1denominado inicial a un valor Y2alto denominado secuente.

MARCO TEORICOEn 1818, el italiano Bidone realizo las primeras investigaciones experimentales del resalto hidrulico. Esto llev a Blanger en 1928 a diferenciar entre las pendientes suaves (subcrticas) y las empinadas (supercrticas), debido a que observo que en canales empinados a menudo se producan resaltos hidrulicos generados por barreras en el flujo uniforme original.En un principio, la teora del resalto desarrollada corresponde a canales horizontales o ligeramente inclinados en los que el peso del agua dentro del resalto tiene muy poco efecto sobre su comportamiento y, por consiguiente, no se considera en el anlisis. Sin embargo los resultados obtenidos de este modo pueden aplicarse a la mayor parte de los canales encontrados en problemas de ingeniera. Paracanales con pendiente alta el efecto del peso del agua dentro del resalto puede ser tan significativo que debe incluirse en el anlisis.

DEFINICIONEl resalto o salto hidrulico es un fenmeno local, que se presenta en el flujo rpidamente variado, el cual va siempre acompaado por un aumento sbito del tirante y una prdida de energa bastante considerable (disipada principalmente como calor), en un tramo relativamente corto. Ocurre en el paso brusco de rgimen supercrtico (rpido) a rgimen subcrtico (lento), es decir, en el resalto hidrulico el tirante, en un corto tramo, cambia de un valor inferior al crtico a otro superior a este. La Figura 5-11 muestra este fenmeno.

FIGURA 1. RESALTO HIDRAULICOGeneralmente, el resalto se forma cuando en una corriente rpida existe algn obstculo o un cambio brusco de pendiente. Esto sucede al pie de estructuras hidrulicas tales como vertederos de demasas, rpidas, salidas de compuertas con descarga por el fondo, etc., lo que se muestra en la Figura 5-12

FIGURA2Lugaresapropiadosparaformarseelresaltohidrulico

En un resalto como el que se muestra en la Figura 5-13 se pueden realizar las siguientes observaciones:

FIGURA3Elementosdelresaltohidrulico

Antes del resalto, cuando el agua escurre todava en rgimen rpido, predomina la energa cintica de la corriente, parte de la cual se transforma en calor (prdida de energa til) y parte en energa potencial (incremento del tirante); siendo esta la que predomina, despus de efectuado el fenmeno.En la Figura 5-13, las secciones (1) y (2) marcan esquemticamente el principio y el final del resalto. Los tirantes y1 y y2 con que escurre el agua antes y despus del mismo se llaman tirantes conjugados. donde : y2 = tirante conjugado mayor y1 = tirante conjugado menor

La diferencia: y2 y1 es la altura del resalto y L su longitud; existen muchos criterios para encontrar este ltimo valor.E1 es la energa especfica antes del resalto y E2 la que posee la corriente despus de el. Se observa que en (2) la energa especfica es menor que en (1) debido a las fuertes prdidas de energa til que el fenmeno ocasiona; esta prdida se representa como: E1 E2.Adems de su merito como disipador natural de energa, el resalto hidrulico tiene muchos otros usos prcticos, entre los cuales se pueden mencionar los siguientes:

a)Prevencin o confinamiento de la socavacin aguas debajo de las estructuras hidrulicas donde es necesario disipar energa.b)Mezclado eficiente de fluidos o desustancias qumicas usadas en la purificacin de aguas, debido a la naturaleza fuertemente turbulenta del fenmeno.c)Incremento del caudaldescargadopor una compuertadeslizante al rechazar el retroceso del agua contra la compuerta. Esto aumenta la carga efectiva ycon ella el caudal.d)La recuperacin de cargaaguas debajo de un aforador ymantenimiento de un nivel alto del agua en el canal de riego o de distribucin del agua.

APLICACIONESEn el campo del flujo en canales abiertos el salto hidrulico suele tener muchas aplicaciones entre las que estn:La disipacin de energa en flujos sobre diques, vertederos, presas y otras estructuras hidrulicas y prevenir de esta manera la socavacin aguas debajo de las estructuras.El mantenimiento de altos niveles de aguas en canales que se utilizan para propsitos de distribucin de agua.Incrementos del gasto descargado por una compuerta deslizante al rechazar el retroceso del agua contra la compuerta, esto aumenta la carga efectiva y con ella la descarga.La reduccin de la elevada presin bajo las estructuras mediante la elevacin del tirante del agua sobre la guarnicin de defensa de la estructura.La mezcla de sustancias qumicas usadas para la purificacin o tratamiento de agua.La aireacin de flujos y el desclorinado en el tratamiento de agua.La remocin de bolsas de aire con flujo de canales abiertos en canales circulares.La identificacin de condiciones especiales de flujo con el fin de medir la razn efectividad-costo del flujo.Recuperar altura o aumentar el nivel del agua en el lado de aguas debajo de una canaleta de medicin y mantener un nivel alto del agua en el canal de irrigacin o de cualquier estructura para distribucin de aguas.

CARACTERSTICASAlgunas de las caractersticas del resalto hidrulico en canales rectangulares horizontales son:Perdida de energa:en el resalto la perdida de la energa es igual a la diferencia de las energas especificas antes y despus del resalto. Puede demostrarse que la perdida esDE = E1 E2= (Y2 Y1)3/(4 Y1Y2)DE/ E1: perdida relativa.Eficiencia:la relacin entre la energa especifica antes y despus del resalto se define como la eficiencia del resalto. Puede demostrarse que la eficiencia esE1/E2= ((8 F12+ 1)3/2 4F12+ 1)/(8 F12(2 + F12))F: numero de Froude.Altura del resalto:la diferencia entre las profundidades antes y despus del resalto es la altura del resalto (hj =Y2 Y1)Al expresar cada termino como la relacin con respecto a la energa especifica inicialhj/E1= Y2/E1 Y1/E1Hj/ E1: altura relativa.Y1/ E1: profundidad inicial relativa.Y2/ E1: profundidad secuente relativa.