Disipación de energía

La descarga supercrítica suele tener una energía de flujo elevada, que se compone por la energía cinética, necesaria para que el flujo continúe fluyendo, y la energía excedente. La energía excedente puede, entre otras cosas, provocar erosión de la base. Por esta razón, es importante disipar la energía excedente. Esto puede realizarse en el ya citado resalto hidráulico (de forma natural o intencionada en un cuenco de disipación) o en caídas diseñadas especialmente (con forma escalonada o de salto de esquí). En un aliviadero con una instalación en forma de salto de esquí se forma un chorro libre, que salpica en el aire y ha disipado su energía después de chocar con la base (véase la fotografía inferior de la izquierda). La energía excedente se puede localizar en los lugares siguientes:

  • en contracciones de la sección transversal, p.ej., vertederos, compuertas

  • en rápidas/pendientes pronunciadas

  • al variar la profundidad de descarga por obstáculos


HM 162 con presa-vertedero de perfil Ogee HM 162.32 y umbrales de HM 162.35

Descarga supercrítica en el vertedero de rebose con disipación de energía posterior en el cuenco de disipación

ho altura, vu velocidad de flujo aguas arriba, W altura del vertedero, E energía específica, Q descarga, h1 profundidad de descarga mínima, h2 profundidad de descarga después del resalto hidráulico, hd profundidad de descarga río abajo, L1 longitud de cuerpo del vertedero, L2 longitud de cuenco de disipación, ΔE energía disipada (pérdida de energía específica); línea de puntos línea de energía

Los cuencos de disipación tienen las funciones siguientes:

  • estabilización del resalto hidráulico en un lugar definido (dependiendo de la profundidad de descarga h o las condiciones del remanso aguas abajo, la posición del resalto hidráulico puede variar)

  • además del resalto hidráulico, se produce disipación de energía adicional por elementos estructurales, p.ej., elementos deflectores, umbrales

  • protección de la base del canal contra la erosión y la formación de socavación (depresión en forma de embudo o en forma de caldero en la base del canal)

  • transformación de energía excedente del agua (cinética y potencial) en energía térmica y acústica; una buena transformación de energía se produce con números de Froude entre 4 y 8.

Es importante que el resalto hidráulico no migre del cuenco de disipación a aguas abajo, donde puede producir socavaciones. Para que no suceda se recomienda un ligero remanso. Una medida para el remanso del cuenco de disipación es el grado de sumergencia. El grado de sumergencia es la relación de la profundidad de descarga real h respecto a la profundidad de descarga requerida teórica req. h.

El cuenco de disipación puede ser más eficiente a través de distintas medidas. Es posible aumentar la sección transversal del flujo o utilizar los llamados bloques de rápida.

En los canales de ensayo GUNT pueden instalarse bloques de rápida y umbrales en el suelo del cuenco de disipación. Estos elementos para la disipación de energía ayudan a la transformación de energía y disipan la energía excedente con mayor rapidez.


Formas constructivas de cuenco de disipación

  1. en profundidad

  2. en forma de artesa

  3. sin depresión

a nivel positivo, Q descarga, L longitud del cuenco de disipación, h1 profundidad de descarga al principio del cuenco de depresión, h2 profundidad secuente en el resalto hidráulico, hd profundidad de descarga aguas abajo, req. h2 profundidad de descarga requerida teórica