Principio del salto hidráulico y su uso en el diseño de pisos impermeables
Lea este artículo para aprender sobre el principio del salto hidráulico y su uso en el diseño de pisos impermeables.
En los vertederos, reguladores y otras estructuras hidráulicas a través de las cuales pasa el flujo, la disipación de energía es una consideración importante. Requiere un diseño adecuado de trabajos posteriores como glacis inclinados, piso horizontal o cisterna y otros disipadores de energía. El diseño de estas obras implica la determinación de la elevación del piso horizontal y la longitud del piso impermeable o cisterna.
Estas dimensiones pueden determinarse a partir del conocimiento de los elementos de salto hidráulico, como la energía de flujo de salto previo, posterior, la profundidad de flujo y la profundidad de agua crítica para disipar la intensidad de descarga y energía dada o la pérdida de carga en el salto hidráulico.
En condiciones apropiadas, cuando una corriente poco profunda que se mueve con una velocidad alta o hipercrítica se encuentra con un flujo que se mueve lentamente y con suficiente profundidad, se produce un aumento abrupto en la superficie del agua. Este aumento abrupto se llama salto hidráulico. En otras palabras, el salto hidráulico en un canal abierto es una transición abrupta desde la profundidad del agua D 1
Donde D 1 - profundidad de pre-salto
D 2 = profundidad post-salto (profundidad conjugada)
Ef 1 = energía total de flujo en la sección de pre-salto
Ef 2 = energía total de flujo en la sección posterior al salto
H L = Pérdida de la cabeza en el salto hidráulico, o = energía a disipar
= Ef 1 - Ef 2 - hf
(hf suele ser descuidado)
q = intensidad de descarga
g = aceleración debida a la gravedad
D C = profundidad crítica del agua
Con los valores conocidos de q y H L es bastante incómodo encontrar D 1, D 2, Ef 1, Ef 2 a partir de las ecuaciones anteriores. La ayuda de las curvas se puede tomar para facilitar los cálculos. Blench ha preparado curvas para obtener Ef 2 para diferentes valores de H L y q, como se muestra en la Fig. 19.9.
Descubrir los valores de D 1 y D 2 IS 4997 da curvas en términos de parámetros adimensionales como K L / D C
D 2 / D 1 y D 1 / D C. Por lo tanto, una vez que D C se calcula a partir de la fórmula D 1 se puede leer de la curva D 1 / D C dada en IS 4997. Usando este valor de D 1, D 2 también se puede calcular a partir de otra curva D 2 / D 1 . Las curvas se dan en la figura 19.10.
La desventaja de usar esta curva es que cualquier error cometido al encontrar D 1 por interpolación se reflejará en el valor de D 2 y, por lo tanto, en todos los cálculos posteriores. Para evitar la transferencia de dicho error de interpolación, dos ingenieros de CWC C. Chinnaswamy y E. Sundaraiya han preparado dos curvas separadas sobre el mismo principio pero que proporcionan una relación entre el factor de pérdida de carga (H L / D C ) y D 2 / D C y D C / D 1 respectivamente. Estas curvas pueden adoptarse para averiguar los valores de D 1 y D 2 con beneficio y se muestran en la figura 19.11.
Aquí se puede aclarar que el salto hidráulico no permanece estable en un piso horizontal liso y tiende a moverse hacia abajo. Puede ocurrir una situación en la que la profundidad hipercrítica previa al salto pueda prevalecer en las obras de protección aguas abajo y dañarla. Para evitar tal situación, se proporciona glacis en pendiente y se lleva hasta tal nivel, es decir, el nivel del piso horizontal es tan fijo, que se forma un salto hidráulico estable en el glacis y está contenido dentro del piso horizontal impermeable de pucca .
El nivel o la elevación del piso horizontal puede calcularse deduciendo la energía específica de d / s (Ef 2 ) de la línea de energía total de d / s (TEL) o deduciendo D 2 del nivel de agua de d / s. Asegura la formación de salto hidráulico sobre los glacis. Con el fin de garantizar un flujo libre de turbulencias en los d / s, la longitud del piso impermeable horizontal debe ser igual a la longitud del salto. La longitud del salto se puede tomar como 5 veces la diferencia de las profundidades del conjugado, es decir,
Longitud del salto L j = Longitud del piso impermeable horizontal - 5 (D 2 - D 1 ) La longitud de la cuenca de inmovilización se puede reducir al proporcionar accesorios como el alféizar dentado, los bloques de rampa, el bloque de la cuenca en el centro de la cuenca, etc.
