INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITECNICO

SANTIAGO MARIÑO

EXTENSIÓN BARINAS S.A.I.A.

INGENIERIA CIVIL

ENERGÍA ESPECIFICA

Alumno: Hugo Figueredo

Cédula de Identidad: 18922372

Materia: Mecánica de Fluidos II

Barquisimeto, Junio 2.015

ENERGÍA ESPECÍFICA

La energía específica se define como la cantidad de energía por unidad de peso es

decir por kilogramo de agua que fluye a través dela sección de canal, medida con

respecto al fondo del canal.

E: energía específica.

y: profundidad de la lámina del líquido

v: velocidad media del flujo.

g: aceleración de la gravedad.

La energía especifica es, pues la suma del tirante y la carga de velocidad. Como

está referida al fondo del canal va a cambiar cada vez que éste ascienda o

descienda, en pocas palabras la energía especifica depende del tirante del agua.

La ecuación puede también expresarse en función del gasto Q y el área A de la

sección transversal, que es función del tirante ),y sustituyendo el valor de la velocidad

en la ecuación de la energía específica, se tiene:

A: área de la sección hidráulica

Para canales rectangulares solamente, utilizando el caudal por unidad de ancho, la

ecuación se transforma así

q: caudal por unidad de ancho.

b: ancho de la solera del canal.

EJEMPLO:CONSIDEREMOS :A. UNA SECCIÓN TRAPEZOIDAL DE ANCHO SOLERA B = 0,75 Y TALUD Z=1B. UN CAUDAL Q = 0,40 M3/SLUEGO EL ÁREA SERÁ:A = (0,75+Y)Y

CALCULANDO LOS VALORES NUMÉRICOS DE E PARA DIFERENTES VALORES DE SE OBTIENEVALORES DE E PARA DIFERENTES VALORES DE Y

PARA UN Q = 0,20 M3/S Y LOS MISMOS VALORES DE b=0,75 Y Z=1 SE EXPRESA:

VALORES DE E PARA DIFERENTES VALORES DE Y

GRAFICANDO LOS VALORES DE LAS TABLA SE PUEDE OBSERVAR QUE LA GRÁFICA DE LA ENERGÍA ESPECIFICA, ES UNA HIPÉRBOLA ASINTÓTICA AL EJE HORIZONTAL E, Y DE LA RECTA QUE PASA POR EL ORIGEN Y QUE TIENE UNA INCLINACIÓN DE 45° RESPECTO A LA HORIZONTAL (PARA CANALES DEPENDIENTE PEQUEÑA).

CANTIDAD DE MOVIMIENTO QUE SE DAN DENTRO DE UN CANAL

La cantidad de movimiento se define como el producto de la masa de un

cuerpo material por su velocidad para luego analizar su relación con la ley

de Newton a través del teorema del impulso y la variación de la cantidad

de movimiento.

La cantidad de movimiento obedece a una ley de conservación, lo cual

significa que la cantidad de movimiento total de todo sistema cerrado (o

sea uno que no es afectado por fuerzas exteriores, y cuyas fuerzas

internas no son disipadoras) no puede ser cambiada y permanece

constante en el tiempo.

DE ACUERDO CON LA SEGUNDA LEY DE MOVIMIENTO, DE NEWTON, EL CAMBIO DE

MOMENTUM POR UNIDAD DE TIEMPO EN EL CUERPO DE AGUA EN UN CANAL ES IGUAL A

LA RESULTANTE DE TODAS LAS FUERZAS EXTERNAS QUE ACTÚAN SOBRE EL CUERPO.

AL APLICAR ESTE PRINCIPIO A UN CANAL DEPENDIENTE ALTA (FIGURA), PUEDE

ESCRIBIRSE LA SIGUIENTE EXPRESIÓN PARA EL CAMBIO DE MOMENTUM POR UNIDAD DE

TIEMPO EN EL CUERPO DE AGUA CONTENIDO EN LAS SECCIONES 1 Y 2:

DONDE ()= SE CONOCE COMO LA ECUACION DE MOMENTUM

Donde:

Q : Gasto en m3/S;

: Peso específico del agua en kg/m3,

V : Velocidad en la sección 1 y 2;

: Son las presiones resultantes que actúan en las dos secciones.

Formula de Chezy: donde:

v = velocidad media en el canal, en m/s

C = coeficiente de Chezy que depende de las características del escurrimiento y de la naturaleza de las paredes.

R = radio hidráulico, en m.

S = pendiente de la línea de energía, para el flujo uniforme, es también la pendiente de la superficie libre de agua y la pendiente del fondo del canal, en m/m

Fórmula de BazinC= luego v=

Donde

v= velocidad media, m/s

R=radio hidráulico, m

S =pendiente de la línea de energía, m/m

coeficiente que depende de las características de rugosidad de las paredes del canal

Bazin en forma experimental, determino algunos valores de , los cuales son:

= 0,06 para paredes de plancha metálica, cemento liso, o madera cepillada.

= 0,16 para paredes de ladrillo, o madera sin cepillar.

= 0,46 para paredes de mampostería.

= 0,85 para canales en tierra de superficie muy irregular.

= 1,30 para canales en tierra ordinarios.

= 1,75 para canales en tierra muy rugosos, cubiertos con maleza y cantos rodados

Fórmula de Manning

Donde:

v = velocidad, en m/s

R = radio hidráulico, en m

S = pendiente de la línea de energía, en m/m

n = coeficiente de rugosidad

.

𝐯=𝟏𝐧𝐑

𝟐𝟑𝐒

𝟏𝟐