Energia Específica
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ENERGIA ESPECÍFICA Objetivos Comprender los conceptos que se representan en la curva de energía específica mediante su graficación auxiliada en datos de laboratorio, lo que le permitirá resolver problemas del movimiento de una masa líquida en un canal. Aplicación En el diseño de conductos abiertos como son los canales es importante definir la energía específica que presenta el flujo en una determinada sección, ya que esto nos permite definir la capacidad para desarrollar un trabajo, así mismo la determinación del tirante crítico tiene una aplicación directa en la definición del tipo de régimen que presenta un determinado escurrimiento, ya que si el tirante con que fluye un determinado caudal es menor que el tirante crítico, se sabe que el escurrimiento es en régimen supercrítico (rápido) y si es mayor que el crítico entonces el escurrimiento es en régimen subcrítico (lento). Definiciones, fórmulas y unidades a utilizar Energía Especifica (E). Se define como la energía por unidad de peso (kgm/ kg), que al considerar la plantilla del conducto como plano de referencia (z = 0) se tiene: Considerando la ecuación de continuidad (Q =AV), se tiene la siguiente ecuación para la energía específica: Y el número de Froude es:
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ENERGIA ESPECFICA
Objetivos
Comprender los conceptos que se representan en la curva de energa especfica mediante su graficacin auxiliada en datos de laboratorio, lo que le permitir resolver problemas del movimiento de una masa lquida en un canal.
Aplicacin
En el diseo de conductos abiertos como son los canales es importante definir la energa especfica que presenta el flujo en una determinada seccin, ya que esto nos permite definir la capacidad para desarrollar un trabajo, as mismo la determinacin del tirante crtico tiene una aplicacin directa en la definicin del tipo de rgimen que presenta un determinado escurrimiento, ya que si el tirante con que fluye un determinado caudal es menor que el tirante crtico, se sabe que el escurrimiento es en rgimen supercrtico (rpido) y si es mayor que el crtico entonces el escurrimiento es en rgimen subcrtico (lento).
Definiciones, frmulas y unidades a utilizarEnerga Especifica (E). Se define como la energa por unidad de peso (kgm/ kg), que al considerar la plantilla del conducto como plano de referencia (z = 0) se tiene:
Considerando la ecuacin de continuidad (Q =AV), se tiene la siguiente ecuacin para la energa especfica:
Y el nmero de Froude es:
Energa mnima (Emin). Es la energa mnima o crtica con que un cierto gasto puede fluir en un canal y es el lmite entre el flujo subcrtico y supercrtico, tal como se puede apreciar en la figura anterior. Para calcular la energa mnima derivamos la ecuacin de la energa:
De la seccin transversal se deduce que:
dA = Bdy
Entonces, se tiene que la ecuacin que permite calcular la energa mnima o condicin crtica es:
Y, para una seccin rectangular, en la cual B = b y A = by , el tirante crtico (yc) se puedeobtener como:
La energa mnima para una seccin rectangular se puede calcular por medio de la siguiente ecuacin:
En las frmulas anteriores se tiene que:
peso especfico del agua (kg/m3).P = presin (kg/m2)V = velocidad del flujo (m/s).g = aceleracin de la gravedad (9.81 m/s2).Q = gasto (m3/s).A = rea del conducto (m2).B = ancho de la superficie libre del agua (m).b = ancho de la plantilla del canal (m).
REALIZACIN DE LA PRCTICA DE LABORATORIO
1. Generar un flujo de agua en el canal de pendiente variable.
2. Medir adecuadamente la pendiente del canal.
3. Medir la altura de cada una de las secciones del canal con ayuda de limnmetros, su longitud y todas las dimensiones necesarias para dibujar el perfil longitudinal del canal.
4. Determinar el caudal que ingresa al canal mediante observacin directa del rotmetro.
5. Medir en dos secciones diferentes espaciados el tirante de cada seccin hidrulica,
6. Considerar ciertas mediciones adicionales para poder trazar correctamente el perfil hidrulico longitudinal del canal, para lo cual es recomendable medir el tirante a cada 30cm. Y en el punto donde se genera el salto, a cada 1 cm.
