El documento describe el resalto hidráulico, que ocurre cuando el flujo en un canal pasa de supercrítico a subcrítico debido a un obstáculo. Se forman ondas estacionarias con una altura infinita. El resalto puede controlarse mediante obstáculos como vertederos de cresta delgada o cambios en el fondo del canal. Tiene aplicaciones como disipar energía, mantener altos niveles de agua y mejorar la mezcla en el tratamiento de agua.

1. RESALTO HIDRÚLICO

2. Introducción
• En 1818, el italiano Bidone realizó las primeras
investigaciones experimentales del resalto
hidráulico.
• Diferencia entre las pendientes suaves
(subcríticas) y las empinadas (supercríticas),
• Observó que en canales empinados a menudo
se producían resaltos hidráulicos generados por
barreras en el flujo uniforme original

3. Introducción
• La teoría del resalto desarrollada corresponde a
canales horizontales o ligeramente inclinados
donde el peso del agua dentro del resalto tiene
muy poco efecto sobre su comportamiento.
• Para canales con pendiente alta el efecto del
peso del agua dentro del resalto puede ser tan
significativo que debe incluirse en el análisis.

4. Generalidades
• Ocurren cuando hay un conflicto entre los
controles que se encuentran aguas arriba y
aguas abajo.
• Puede producirse en cualquier canal, pero
en la práctica los resaltos se obligan a
formarse en canales de fondo horizontal
(S=0), ya que el estudio de un resalto en un
canal con pendiente es un problema
complejo y difícil de analizar teóricamente.

5. Resalto hidráulico
• El salto hidráulico puede tener lugar sobre la
superficie libre de un flujo homogéneo o en una
interfase de densidad de un flujo estratificado.
• En cualquiera caso va acompañado por una
turbulencia importante y una disipación de
energía.

6. Generalidades
• Cuando en un canal con flujo supercrítico se
coloca un obstáculo que obligue a disminuir la
velocidad del agua hasta un valor inferior a la
velocidad crítica se genera una onda
estacionaria de altura infinita a la que se
denomina resalto hidráulico,
• La velocidad del agua se reduce de un valor V1
> Vc a V2 < Vc, la profundidad del flujo aumenta
de un valor bajo y1 denominado inicial a un
valor y2 alto denominado secuente.

7. Nivel Inicial
(Potencial)
Y0
Compuerta
(Nacimiento)
Infancia
(Veloz)
Resalto Hidráulico
(Adolescencia)
Adultez
(pausado)
Y1
Y2
Obstáculo
(¿Realidad?)
Concepto Gráfico

8. Resalto en canales rectangulares
Para un flujo supercrítico en un canal
rectangular horizontal, la energía del flujo se
disipa a través de la resistencia friccional a lo
largo del canal, dando como resultado:
• descenso en la velocidad
• incremento en la profundidad en la
dirección del flujo.

9. Resalto en canales rectangulares
Se formará en el canal si el número de Froude
(F1) del flujo, la profundidad del flujo (y1 ) y la
profundidad (y2) aguas abajo satisfacen la
ecuación:
Y2/Y1 = 1/2 [(1 + 8 F1
2)1/2 - 1]
v - velocidad media de la sección del
canal [m/s]
Dh - Profundidad hidráulica (A/b) [m].
Siendo A el área de la sección
transversal del flujo y T el ancho de la
lámina libre.
g - aceleración de la gravedad [m/s²]

10. Resalto en canales inclinados
• En resaltos hidráulicos en canales con
pendientes apreciables, se debe tomar el peso
del agua dentro del resalto, por esto no pueden
emplearse las ecuaciones de momentum, ya
que en canales horizontales el efecto de este
peso es insignificante.
• Puede emplearse una expresión análoga a la
ecuación utilizando el principio de momentum
con una función empírica que debe
determinarse experimentalmente.

11. Control
El resalto hidráulico puede controlarse por medio
de obstáculos de diferentes diseños como:
• Vertederos de cresta delgada,
• de cresta ancha y
• subidas y descensos abruptos en el fondo del
canal.
La función del obstáculo es asegurar la formación
del resalto y controlar su posición en todas las
condiciones probables de operación.

12. Aplicaciones
• La disipación de energía en flujos sobre diques,
vertederos, presas y otras estructuras
hidráulicas y prevenir la socavación aguas
debajo de las estructuras.
• El mantenimiento de altos niveles de aguas en
canales que se utilizan para propósitos de
distribución 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.

13. Aplicaciones
• La mezcla de sustancias químicas usadas para la
purificación o tratamiento de agua.
• La aireación de flujos y el desclorinado en el
tratamiento de agua.
• La remoción de bolsas de aire con flujo de
canales abiertos en canales circulares.
• La identificación de condiciones especiales de
flujo con el fin de medir la razón efectividad-
costo del flujo.

14. Características

15. Características

16. Características
Altura del resalto:
La diferencia entre las profundidades antes y
después del resalto es la altura del resalto
hj =y2 – y1 = y
Al expresar cada término como la relación con
respecto a la energía específica inicial
hj/E1 = y2/E1 – y1/E1
• Hj/ E1: altura relativa.
• Y1/ E1: profundidad inicial relativa.
• Y2/ E1: profundidad secuente relativa.

17. yc

18. Para canales rectangulares