energia especifica

1. Instituto Universitario Politécnico "Santiago Mariño"
Extensión Barquisimeto
Ingeniería Civil
MECANICA DE FLUIDOS
ENERGIA ESPECÍFICA
Jabuile José Tovar Martin
C.I. 17637690
10 de julio de 2016

2. INTRODUCCION
Hay ciertos conceptos necesarios para empezar el estudio de la hidráulica
de canales, más directamente para poder hacer cálculos de energía especifica,
cantidad de movimiento y niveles de flujo en un canal es necesario tener un
conocimiento sobre cada uno de estos conceptos, ya que ellos son términos muy
comunes y sus ecuaciones son muy utilizadas en el estudio de flujo en canales
que es el tema a estudiar a continuación

3. ENERGÍA ESPECÍFICA
La energía específica en la sección de un canal se define como
la energía por peso de agua en cualquier sección de un canal medido con
respecto al fondo del mismo.1
Energía Especifica (E). Se define como la energía por unidad de peso ( kg m kg ),
que al considerar la plantilla del conducto como plano de referencia (z = 0) se
tiene
Para canales de pendiente suave y aplicando ecuación de continuidad Q=V.A la
energía específica resulta
La línea que representa la elevación de la carga total del flujo se llama "línea de
energía”. La pendiente de esta línea se define como el "gradiente de energía".
De acuerdo al principio de la conservación de la energía, la energía total de una
sección (A) deberá ser igual a la energía total en una sección (B), aguas abajo,
más las pérdidas de energía entre las dos secciones (hf), para canales con una
pendiente pequeña.
Ecuación de bernoulli
La ecuación de la energía para un canal rectangular, de pendiente suave y con
distribución uniforme de velocidad, es 2 2 2gy q E  y  , que se puede rescribir
como la siguiente ecuación: Cte g q E  y y   2 ( ) 2 2 . Esta ecuación de tercer
grado tiene una raíz negativa y 2 raíces reales positivas que se denominan tirantes
alternos. Al graficar el tirante contra la energía específica resulta una curva con
dos asíntotas y un mínimo. En el caso general se observa que para un caudal y
nivel de energía dados existen dos tirantes que tienen la misma energía. En el
punto mínimo sucede para un nivel de energía dado existe un único tirante y. A
partir de ese punto singular se distinguen dos ramas dentro de la curva. La rama
superior, con asíntota que se aproxima a la recta a 45 grados ( E = y ), y la rama
inferior con asíntota horizontal que se aproxima al eje de la energía específica.

4. En la rama superior de la curva la componente de velocidad es más pequeña,
predominando la componente debida al tirante. Por el contrario en la rama inferior
la componente más significativa es la de la velocidad.
FORMULA DE CHÉZY. En 1769 el ingeniero francés Antoine Chézy desarrollaba
probablemente la primera ecuación de flujo uniforme, la famosa ecuación de
Chézy, que a menudo se expresa como:
Donde V es la velocidad media en pies/s, R es el radio hidráulico en pies, S es la
pendiente de la línea de energía y C es un factor de resistencia al flujo conocido
como C de Chézy
ECUACIÓN DE BAZIN. El ingeniero hidráulico francés H. Bazin propuso una
ecuación de acuerdo con la cual el C de Chézy se considera como una función de
R pero no de S, expresada en unidades inglesas.
Donde m es un coeficiente de rugosidad cuyos valores propuesto por Bazin se
dan en la siguiente tabla:

5. Descripción del canal m de
Bazin
Cemento muy suave con formaleta de madera cepillada
……………………..
0,11
Madera sin cepillar, concreto o
ladrillo…………………………………………….
0,21
Mampostería en bloques de piedra o de piedra y ladrillo mal
acabado
0,83
Canales en tierra en perfectas condiciones 1,54
Canales en tierra en condiciones normales 2,86
Canales en tierra en condiciones rugosas 3,17
LA ECUACIÓN DE MANNING. En 1889 el ingeniero irlandés Robert Manning,
presentó una ecuación, la cual se modificó posteriormente hasta llegar a su forma
actual
Donde V es la velocidad en pies/s, R es el radio hidráulico en pies, S es la
pendiente de la línea de energía y n es el coeficiente de rugosidad
específicamente conocido como n de Manning
FORMULA DE BAZIN: Se conoce como fórmula de Bazin o expresión de Bazin,
denominación adoptada en honor de Henri Bazin, a la definición, mediante
ensayos de laboratorio, que permite determinar el coeficiente o coeficiente de
Chézy que se utiliza en la determinación de la velocidad media en un canal

6. abierto y, en consecuencia, permite calcular el caudal utilizando la fórmula de
Chézy.
La formulación matemática es:
donde:
 m = parámetro que depende de la rugosidad de la pared
 R = radio hidráulico