Salto Hidraulico

“Salto Hidráulico”

OBJETIVO: “El alumno analizará las características del salto hidráulico en un canal

rectangular y evaluará las diversas fórmulas empíricas que rigen su comportamiento”.

INTRODUCCIÓN

El salto hidráulico es un fenómeno que se presenta exclusivamente en canales,

cuando un flujo de agua que viaja a régimen supercrítico, choca o alcanza a una

masa de agua que fluye en régimen subcrítico; presentándose abruptamente el

cambio de régimen, acompañado de una gran turbulencia, disipando energía y

realizando una inclusión de aire en la masa líquida.

Para que el salto hidráulico realmente se produzca, es necesario que los dos tirantes

conjugados que lo acompañan (menor y mayor), sean diferentes del crítico.

Fig. 6.1. Salto hidráulico.

Además, el salto debe ser estable, con lo cual las fuerzas que lo acompañan deben

estar en equilibrio y debe conservarse el momentum de una sección a otra (también

conocida como “FUERZA ESPECÍFICA”). La función momentum depende únicamente

de la sección del canal, del tirante y del gasto, por lo que, existen ecuaciones y

procedimientos específicos de solución al problema del salto hidráulico para cada tipo

de sección de canal.

Fig. 6.2. Gráfica de la ecuación Momentum o de Fuerza Específica.

Laboratorio de Hidráulica II

Práctica No. 6. “Salto Hidráulico”

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La expresión empleada para calcular el momentum en cualquier sección i es:

i i

i

Z A

gA

Q

Mi = +

2

(6.1)

Donde:

Por lo general, en casi todos los problemas de salto hidráulico se conoce uno de los

tirantes conjugados y es necesario calcular al otro. Con fines de notación, en todas las

expresiones y cálculos posteriores, será llamado dk al tirante conocido y dj al que será

necesario calcular.

EL SALTO HIDRÁULICO EN CANALES RECTANGULARES

Por la condición de equilibrio y de conservación, los momentos correspondientes a los

tirantes conjugados deberán ser iguales y de acuerdo a la geometría tan simple de la

sección, el cálculo se reduce a la aplicación directa de la siguiente expresión:

[ 1 8 1]

2

2

1 = + F -

d

d k

j (6.2)

La longitud del salto hidráulico puede ser calculado con las siguientes expresiones:

Expresión Referencia

[ ]1.01

1 1 Ls = 9.75d Fr -1 USBR-1 (E.U.)

[ 3]

1

2

2 1 1 Ls = d 3.491+ 0.73Fr - 0.06Fr + 0.001441Fr

USBR-2 (E.U.)

6( ) 2 1 Ls = d - d Smetana (Rep. Checa)

1 1 Ls = 5.9d Fr Safranez (Alemania)

8.3 ( 1) 1 1 Ls = d Fr - Einwachter (Alemania)

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( )(8 0.05 )

1

2

2 1 d

d

Ls = d - d -

Wóycicki (Polonia)

0.81

1 1 Ls =10.3d (Fr -1) Chertusov (Rusia)

10.6( ) 2 1 Ls = d - d Sieñchin

Además, existe otro método propuesto por el USBR(3):

1

1

1 gd

V

Fr =

1.7

2

2.5

3

3.5

4

5

6

8

10

2 Ls d 4.00 4.35 4.85 5.28 5.55 5.80 6.00 6.10 6.12 6.10

Obviamente al existir el salto hidráulico y un “remanso” aguas abajo existen pérdidas de

carga, las cuales pueden ser calculadas con la expresión siguiente:

1 2

3

2 1

4

( )

d d

d d

p

å = - (6.3)

Por otra parte, los saltos hidráulicos pueden ser clasificados

...