Energía Especifica

1. República Bolivariana de Venezuela
Ministerio del poder popular para la
Educación Superior
I.U.P «Santiago Mariño»
Ing. Civil 42»NA»
Energía
Específica
Alumna:
Ortegano O.
#24.368.428

3. Es la sección de un canal y se define como la energía por
kilometro de agua que fluye a través de la sección, medida con
respecto al fondo del canal.
De lo anterior, la ecuación de Bernoulli , para una sección de
canal es:
E= Z + y+ V²/ 2g
E= y + V²/ 2g
E= y + Q²/ 2g A²
El concreto de energía específica fue desarrollada por Boris
A. Beckmetteff en 1912 y se deriva de la ecuación de
Bernoulli; mediante su adecuada consideración se pueden
resolver los más complejos problemas de transiciones cortas
en las que los efectos de rozamiento son despreciables.
E= y + V²/ 2g
v= Q/ A

6. Se dice que un canal o alguna sección esta trabajando bajo un
régimen crítico cuando:
 Posee la energía específica mínima para un caudal dado, o
 Posee el cauda máximo para una energía específica dada, o
 Posee la fuerza específica mínima para un caudal dado.
Caudal o gasto crítico
Es el caudal máximo para una energía específica determinada,
o el caudal se producirá con una energía específica mínima.
Tirante crítico
Es el tirante crítico hidráulico que existe cuando el caudal es
máximo, para una energía específica determinada, o el tirante
al que ocurre un canal determinado con la energía específica
mínima.

7. Velocidad Crítica
Es la velocidad media cuando el caudal es crítico.
Pendiente crítica
Es el valor particular de la pendiente del fondo del canal, para
el cual este conduce un caudal Q en régimen uniforme y con
energía específica mínima.
Régimen Subcrítico
Son las condiciones en las que los tirantes son mayores que los
críticos, las velocidades menores que las críticas y los números
de Froude menores que 1, es un régimen lento, tranquilo,
adecuado para canales principales o de navegación.
Régimen Supercrítico
Son las condiciones hidráulicas en las que los tirantes son
menores que los críticos, las velocidades mayores que las
críticas y los números de Froude mayores que 1, es un régimen
rápido, torrencial, pero perfectamente estable, puede usarse
en canales revestidos.

8.  Flujo Crítico:
Cuando Froude vale 1 o cuando la velocidad es igual que la
raíz cuadrada de la gravedad por la profundidad.
 Flujo Subcrítico:
También se le denomina flujo lento, el nivel efectivo del
agua en una sección determinada está condicionado al nivel
de la sección aguas abajo.
 Flujo Supercrítico:
También se le denomina flujo veloz, el nivel del agua
efectivo en una sección determinada está condicionado a la
condición de contorno situada aguas arriba.

9. a) por medio de los tirantes:
Si y< yc es un flujo supercrítico.
Si y = yc es un flujo crítico.
Si y > yc es un flujo subcrítico.
b) por medio de la pendiente de fondo (S ₁):
S ₁ S₁< Sc es un flujo subcrítico o lento.
S ₁ Sf = Sc es un flujo crítico-
S ₁ Sf> Sc es un flujo supercrítico.
c) Por medio del número de Froude:
Si F < 1 es un flujo subcrítico o lento.
Si F = 1 es un flujo crítico.
Si F > 1 es un flujo spuercrítico.
d) Por medio de las velocidades:
Si v < vc es un flujo subcrítico.
Si v = vc es un flujo crítico.
Si v> vc es un flujo supercrítico.

10. La condición para la energía específica mínima (Q
constante).
Q²/G= A³c/ Tc.
Las relaciones entre los parámetros del Régimen Crítico
a) Relación entre el tirante crítico y el caudal.
b) Relación entre la velocidad y el tirante crítico.
c) Relación entre la energía específica mínima y el tirante
crítico.
d) Número de Froude.

11. En 1889 el Ingeniero irlandés Robert Manning, presentó una
ecuación; la cual se modificó posteriormente hasta llegar a su
forma actual
V=
𝟏,𝟒𝟗
𝒏
R⅔S½
V= es la velocidad en pies.
R= es el radio hidráulico en pies.
S= es la pendiente de la línea de energía.
n= es el coeficiente de rugosidad específicamente conocido
como n de Manning.

12. El Ingeniero hidráulico Francés H. Bazin propuso una ecuación
de acuerdo con la cual determina el coeficiente C o el
coeficiente de Chézy que se utiliza en la determinación de la
velocidad media en un canal abierto, y en consecuencia, permite
cálcular el cuadal utilizando la fórmula de Chézy que se
considera como una función de R, pero no de S, expresada en
unidades inglesas, esta ecuación es:
C=
𝟏𝟓𝟕,𝟔
𝟏+𝒎/ √𝑹
donde
Mm= es un coeficiente de rugosidad cuyos valores propuestos
por Bazin.
Ecuación de caudal Q=
donde Q= caud
l (m³/S)
A= área de corte transversal del cauce (m²)

13. 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:
V= C 𝑹𝑺
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 caudal Q=
𝑨 𝑹⅔ 𝑺½
𝒏
Donde
Q= caudal (m³/S)
A= área de corte transversal del cauce (m²)

14. a) Relación entre el tirante crítico y el caudal.
b) relación entre la velocidad y el tirante crítico.
c) relación entre la energía específica mínima y el tirante
crítico.
El régimen del flujo de determinar por el Número de Froude
que relaciona las fuerzas de inercia con las fuerzas
gravitaciones del movimiento a presión atmosférica, es un
valor adimensional que oscila alrededor de la unidad y se
calcula por:
F= 𝒗 ÷ 𝒈𝒚
F= número de Froude.
V= velocidad media del flujo (Q/A).
g= la aceleración de la gravedad.
y= tirante hidráulico que es igual al área de la sección
dividido el ancho superficial o espejo de agua en la sección
donde se calcula eel número de Froude: y= A/ T

15. Existen varias situaciones de flujo que pueden presentarse
dentro de un canal y que se pueden predecir con la utilización
de cantidad de movimiento.
Para el estudio de los movimientos descritos aquí se ocurre a la
combinación de la ecuación de transporte de Reynolds con la
ecuación de continuidad. Aplicar las leyes de termodinámica al
flujo libre conduce a la ecuación que describe el delicado
equilibrio del flujo uniforme en canales. La ecuación que
permite estudiar el transporte de la cantidad de movimiento en
un volumen de control puede escribirse como:
M¡ - Mʄ=
𝑭𝒆
𝒚
- ∀ 𝒔𝒆𝒏𝜽

16. Vamos a calcular una sección trapezoidal donde
tenemos un ancho trapezoidal de solera.
b= 0,75 , talud Z= 1 y
Q= 0,40 m³/s y Q= m³/s.
Utilizamos la fórmula de
E= y + Q²/ 2 g A²
E= y + 0,40 ²/ 2x 9,81x [(0,75+ y)y]²
E= y + 0,0082/ [(0,75 +y)y]²

17. Dado un canal trapezoidal de base 2m.
Q= 20 m³/s, a= 1, Yc=1,65m, n=0.016, So= 1/1000;
me piden calcular el régimen del flujo y la relación de la
pendiente de los taludes.
1/1= y/x entonces x=y.
A= 2Y +
½
𝟐
2= 2Y+ y² P= 2+
𝟐
𝒀² + 𝐘² ∗ 𝟐
Aquí utilizamos la ecuación de Manning
Q=
𝑨
𝒏
R⅔*So½
Entonces:
20=
𝟏
𝟎,𝟎𝟏𝟔
∗ 𝟐𝐘𝐧 + 𝐘𝐧 𝟐
∗
𝟐 𝒀𝒏+𝒀𝒏 𝟐 ⅔
(𝟐+
𝟐
𝒀𝒏²+𝒀𝒏²∗𝟐)⅔
∗ 𝟐
𝟏/𝟏𝟎𝟎𝟎
Yn= 2.21m
Yn> Yc entonces el flujo es Subcrítico.

18. Se desea diseñar un colector de aguas de lluvia para
transportar un caudal máximo de 150m³/s, el colector será de
forma triangular revestido de concreto. Dimensionar la
estructura para régimen crítico además encontrar la pendiente
crítica.
Datos:
Q= 150 m³/s.
Régimen crítico
Revestimiento de concreto
Ø=30° b= 0 tgø= √³/3
A=
𝟑
𝟑
y² T= 2 y= 2
𝟑
𝟑
y P=
𝟒
𝟑
𝟑𝒚 R=
𝑨
𝑷
=
𝟒
𝟑
Para crítico
𝑸 𝟐
𝒈 𝑨³
T= 1…... (1) remplazamiento en ecuación (1)
𝟎. 𝟏𝟓 𝟐
𝟐 𝟑
𝟑
𝒚
(𝟗,𝟖𝟏)𝒙
( 𝟑𝒚²)³
𝟑
= 𝟏 𝒆𝒍 𝒗𝒂𝒍𝒐𝒓 𝒅𝒆 𝒚 𝒔𝒆𝒓á 𝟎. 𝟒𝟐𝒎.

19. En este ejercicio utilizó la fórmula de Manning
V,=
𝟏
𝒏
R⅔ ,½ A=
𝟑
𝟑
(0,42)²= 0, 102m² v,=
𝑸
𝑨
=
𝟎,𝟏𝟓
𝟎,𝟏𝟎𝟐
=1,47m/s
i,= (
𝑽
𝟐
, 𝒏) ² => i,=
𝟏,𝟒𝟕𝒙𝟎,𝟎𝟏𝟑 𝟐
(𝟎,𝟏𝟎𝟐²
= i;= 0,008 i,= 0,8%
R³