En ingeniería hidráulica , un nappe es una lámina o cortina de agua que fluye sobre un dique o presa . La superficie superior e inferior del agua tienen características bien definidas que son creadas por la cresta de una presa o presa. [1] Ambas estructuras tienen diferentes características que caracterizan cómo una siesta puede fluir a través o sobre estructuras de hormigón impermeables. [2] Los ingenieros hidráulicos distinguen estas dos estructuras de agua al caracterizar y calcular la formación de una siesta. [3] Los ingenieros dan cuenta de la batimetríade cuerpos estacionarios (como lagos) o cuerpos de agua en movimiento (como ríos o arroyos). Se construye una cresta adecuada para la presa o el vertedero de modo que la falla de la presa no sea causada por la vibración de la siesta [4] o la cavitación del aire de las estructuras libres en general. [5]
Hay tres tipos de mantos que se forman sobre la cresta de un vertedero, dependiendo de la estructura de ventilación de aire de un vertedero: mantos libres, mantos deprimidos y mantos adheridos. [6] Una capa libre, que se ventila para mantener la presión atmosférica por debajo, no entra en contacto con la parte inferior del vertedero. [7] Una siesta deprimida está parcialmente ventilada, lo que crea una presión negativa debajo de la siesta. La presión negativa conduce a un aumento del 6 % al 7 % en el agua descargada en comparación con una siesta libre. [8]Las siestas pegajosas no tienen aire debajo y la corriente fluye a lo largo de la cara del vertedero. La forma que llena esta área se llama Ogee. La descarga de estos vertederos es de aproximadamente un 25 % a un 30 % mayor que la de las siestas libres. La geometría de un vertedero dicta el coeficiente de descarga que pasa a través de la cresta, que es proporcional a la formación de la siesta. [9] Los ingenieros calculan la cantidad de descarga y el área de la sección transversal de un río/arroyo para calcular la forma adecuada del dique que se debe implementar.
Muchas vías de agua pueden ingresar a través de una estructura de presa para producir una siesta bien definida. Sin embargo, los ingenieros clasifican las represas como represas de desbordamiento, donde el agua fluye de manera constante o se bloquea a través de una compuerta en la parte superior de la cresta, o represas sin desbordamiento, que canalizan el agua a través o alrededor de la represa con compuertas de inundación de emergencia. Ambos varían en tamaño. [10] Una presa de desbordamiento tiene una tipología de manto similar a los vertederos (mantos libres, deprimidos y adheridos). [11] Los ingenieros suelen construir una cresta conopial , que forma una siesta pegajosa. Esto aumenta la descarga, reduce la presión atmosférica y disminuye las posibilidades de que se produzca la cavitación del aire. [12] [13]
La vibración de Nappe se clasifica en la literatura hidráulica como excitación dinámica de fluidos; el fluido genera vibraciones y las características de flujo en el punto de desprendimiento e impacto son críticas. [14] Este conocido fenómeno se produce en estructuras libres (es decir, presas, fuentes o presas) y produce un ruido excesivo en las estructuras de hormigón. [15] Estos son indeseables y peligrosos en las puertas y además se caracterizan por oscilaciones en la fina capa de flujo que cae en cascada aguas abajo de la cresta. Las vibraciones emiten un ruido constante a medida que el agua fluye sobre la estructura y pueden provocar grietas o cavitación de aire que provocan fallas catastróficas. El fenómeno resulta de la inestabilidad de Kelvin-Helmholtz, las fuerzas cortantes que ocurren entre dos fluidos de diferentes velocidades. [dieciséis]