13. De acuerdo con el número de Froude, diga cómo se clasifican los

tanques.

SOLUCIÓN

Tanques

Disipa la energía cinética del flujo supercrítico al pie de la rápida de

descarga, antes de que el agua retorne al cauce del río. Todos los diseños

de tanques amortiguadores se basan en el principio del salto hidráulico, el

cual es la conversión de altas velocidades del flujo a velocidades que no

pueden dañar el conducto de aguas abajo. La longitud del tanque debe ser

aproximadamente la longitud del salto. Esta se puede disminuir

construyendo bloques de concreto, dientes o sobre elevando la salida. Es

muy importante tener en cuenta el número de Froude para saber la forma y

características del salto hidráulico y del flujo y así definir el tipo de tanque.

Donde:

Fr= Número de Froude.

V = Velocidad en m/seg.

g = Aceleración de la gravedad en m/seg/seg.

d = Tirante del agua en el flujo en m.

De acuerdo con el número de Froude, los tanques empleados son:

1. Cuando Fr<1.7 no necesita emplearse tanques amortiguadores,

deflectores u otros disipadores amortiguadores.

2. Cuando 1.7< Fr<2.5 es la etapa previa al salto. Como no tiene

turbulencia, no son necesarios amortiguadores pero el tanque debe

ser lo suficientemente largo para almacenar toda la longitud en la

que se produce la retardación, se recomienda para estos casos el

tanque tipo I. Para estos casos la disipación de la energía mediante

un tanque común y corriente es poco adecuado; no obstante su

diseño puede hacerse empleando los datos de la figura 3.31 TANQUE

TIPO I

3. Cuando 2.5 < Fr< 4.5 es el tanque tipo II. No se forma un

verdadero salto, es un régimen de transición. Aunque reduce el oleaje

excesivo creado por saltos imperfectos, las olas seguirán más allá del

estanque, por lo que deben usar dispositivos amortiguadores. Los

datos de la figura 3.32 TANQUE TIPO II, sirven para el diseño de

este tanque, pero se limita a velocidades de llegada de 15.2 m/seg.

La instalación de bloques, deflectores y umbrales que indican, son

con el objeto de estabilizar más el salto y consecuentemente acortar

la longitud del tanque amortiguador.

4. Cuando Fr> 4.5 es el tanque tipo III Y IV. Se forma un verdadero

salto. La instalación de dispositivos como bloques deflectores, dientes

amortiguadores y umbral, terminan en el suelo del tanque

permitiendo acortar su longitud en un 60%. Se usa para canales de

descarga de vertedores y estructuras pequeñas en canales, donde la

velocidad no exceda de 15 a 18 m/s. Los datos de la figura 3.33,

TANQUE TIPO III, sirven para el diseño de este tanque.

20. En un canal rectangular pasa un gasto de 150m3/s el canal tiene un

ancho de plantilla de 12 m, en el extremo del canal, sobre el delantal de

protección de concreto, el salto tiene un valor de 3.0m. Determine el

conjugado menor “d1”, que tipo de salto hidráulico es, determine la perdida

de energía y la energía total disponible aguas abajo.

Respuestas:

SOLUCIÓN

Datos:

Q=150m3/s

B= 12m

d1=?

d2=3m

a) Hallando el tirante la conjugada menor “d1”:

y1=y22

(√8 F22+1−1)

y1=32 (√8( 4.1667√9.81∗3

)2

+1−1)y1=2.08m

b) ¿qué tipo de salto hidráulico es?

Procedemos a hallar el número de froude:

Hallamos la velocidad en el punto uno

v1=QA1

=¿ 1502.08∗b

= 1502.08∗12

=6m /s

Ahora

F r=vg y1

F= 6

√9.81∗2.08=1.33

Por lo que es menor de 1.7, el salto hidráulico es del tipo Ondulatorio.

c) Determine la perdida de energía

h f=¿¿

h f=¿¿

d) La energía total disponible aguas abajo

Primero hallaremos la velocidad en el tramo dos:

v2=QA2

= 15012∗3

=4.1667m /s

ET=d2+v22

2g+h f

ET=3+4.16672

2∗9.81+0.0312

ET=3.916mkgkg

9. En la figura se representa un tramo de un canal de sección rectangular,

donde b =10m, n = 0.014 y con las características que se indican,

determine el valor de dn1 y dc2.

Respuestas: a) dn1=8.30 m.

b) dc2=1.57 m.