ENERGIA ESPECÍFICA EN CANALES
Enviado por GAEL123rs • 3 de Diciembre de 2021 • Tareas • 1.156 Palabras (5 Páginas) • 86 Visitas
[pic 1][pic 2][pic 3]
ENERGIA ESPECÍFICA EN CANALES
OBJETIVO: Que el alumno trabaje con este parámetro tan importante en el flujo en canales, y ver su utilidad en el diseño de éstos conductos.
INSTALACION Y EQUIPO
Canal de pendiente variable, un vertedor de perfil triangular de pared ancha y regla de plástico de 30 cm de longitud.
CONSIDERACIONES TEORICAS
Definición: La energía específica en canales se entiende como la carga total disponible con respecto a un plano horizontal de comparación, de acuerdo con la ecuación de la energía (TEOREMA DE BERNOULLI) la podemos expresar de la siguiente forma:
[pic 4][pic 5]
ECUACIÓN DE LA ENERGÍA
Nota: Las pérdidas de
Energía se desprecian.
REPRESENTACIÓN GRÁFICA DE LA
EC. DE LA ENERGÍA EN CANALES.
Si consideramos un ancho unitario tendremos:
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ahora si movemos el plano horizontal de comparación y lo hacemos pasar por la cresta del vertedor
tendremos lo sig:[pic 9][pic 10]
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Sustituyendo la ec. 1 en a 2 resulta:
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Tomando: [pic 13]
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en esta formula tenemos 3 variables (E, q y h) pues g=cte.; si
tomamos una de ellas como constante podremos realizar una gráfica de las otras dos.
Si q = cte., por lo que E 0 f (h), entonces tenemos dos valores positivos de h para el valor de E.
Tomaremos nuevamente la ec. 3 y determinaremos el valor mínimo de E para un gasto unitario (q)
dado.
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desarrollando tenemos que: [pic 19][pic 20][pic 21]
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De las ecuaciones y [pic 23] [pic 24] [pic 25] [pic 26][pic 27][pic 28][pic 29][pic 30]
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Sust. En la Ec. tenemos
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La profundidad y velocidad correspondientes a la energía mínima son llamados profundidad y
velocidad crítica [pic 39]
De Ec. [pic 40][pic 41][pic 42]
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De Ec. [pic 44][pic 45]
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De Ec. [pic 48]
La representación gráfica de la ecuación de energía específica en un sistema coordenado se muestra
en las gráficas 1 y 2.
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Energía Crítica = E mínima
Gráfica No 1 Gráfica Nº 2
Se observa en las gráficas 1 y 2 que la curva de la energía específica pasa por un punto en que la
energía es mínima, el valor del tirante que le corresponda se le llama tirante crítico (hc). Entonces, al
escurrimiento que se realiza con el contenido mínimo de energía específica se le llama régimen
crítico y a la sección en que se produce sección de control.
Observamos también que un escurrimiento que tenga una determinada energía específica puede
verificarse con dos tirantes diferentes; uno grande [pic 51] mayor que el crítico, y otro pequeño menor
que el crítico [pic 52] llamados tirantes correspondientes.
En el primer caso se dice que el régimen es lento y en el segundo caso se dice que el régimen es
rápido.
El escurrimiento crítico es el valor límite entre el régimen lento y el rápido.
Por otra parte, llamaremos pendiente crítica [pic 53] al valor particular de la pendiente de un canal que
conduce un gasto Q en régimen permanente uniforme y con energía específica mínima, es decir que
en todas sus secciones se tiene el tirante y velocidad críticos.
Si [pic 54] se tendrá un flujo rápido (supercrítico).
Si [pic 55] el flujo será lento (subcrítico).
Un parámetro adimensional útil para describir el flujo en una corriente en donde predomina la acción
de la gravedad, como en el caso de un canal abierto, es el número de Froude (F)
[pic 56]
en que (V) es la velocidad media en la sección, (g) la aceleración de la gravedad y (h) el tirante
medio. Este número es una relación de las fuerzas de inercia de la corriente y las fuerzas másicas
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