Este documento trata sobre conceptos básicos de mecánica de fluidos como la energía específica, línea de energía, gradiente de energía y principio de conservación de la energía aplicado a canales. También define y explica conceptos como flujo uniforme, no uniforme, unidimensional, bidimensional, no permanente, tridimensional, rotacional, irrotacional e ideal. Por último, presenta las fórmulas de Manning, Bazin y Chézy para calcular la velocidad en canales abiertos.

1. República Bolivariana De Venezuela
Ministerio Del Poder Popular Para La
Educación Superior
Instituto Universitario Politécnico Santiago
Mariño
Extensión Barquisimeto
Integrante:
Francisco Vázquez C.I: 19.149.208
Asignatura: Mecánica de fluido.
Barquisimeto 20/06/2014

2. Energía especifica
se define como la energía por peso de agua en cualquier sección de un canal
medido con respecto al fondo del mismo.
La energía total de una sección de un canal puede expresarse como:
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

3. Movimiento de flujo dentro de un canal
El flujo de canales abiertos tiene lugar cuando los líquidos fluyen por la acción
de la gravedad y solo están parcialmente envueltos por un contorno sólido. En
el flujo de canales abiertos, el líquido que fluye tiene superficie libre y sobre él
no actúa otra presión que la debida a su propio peso y a la presión
atmosférica. El flujo en canales abiertos también tiene lugar en la naturaleza,
como en ríos, arroyos, etc., si bien en general, con secciones rectas del cauce
irregulares. De forma artificial, creadas por el hombre, tiene lugar en los
canales, acequias, y canales de desagüe. E n la mayoría de los casos. Los
canales tienen secciones rectas regulares y suelen ser rectangulares,
triangulares o trapezoidales. También tienen lugar el flujo de canales abiertos
en el caso de conductos cerrados, como tuberías de sección recta circular
cuando el flujo no es a conducto lleno. En los sistemas de alcantarillado no
tiene lugar, por lo general, el flujo a conducto lleno, y su diseño se realiza
como canal abierto.

4. Flujo no uniforme: Es el caso contrario al flujo uniforme, este tipo de flujo se encuentra cerca
de fronteras sólidas por efecto de la viscosidad
Flujo unidimensional: Es un flujo en el que el vector de velocidad sólo depende de una
variable espacial, es decir que se desprecian los cambios de velocidad transversales a la
dirección principal del escurrimiento. Dichos flujos se dan en tuberías largas y rectas o entre
placas paralelas.
Flujo bidimensional: Es un flujo en el que el vector velocidad sólo depende de dos variables
espaciales.
En este tipo de flujo se supone que todas las partículas fluyen sobre planos paralelos a lo largo
de trayectorias que resultan idénticas si se comparan los planos entre si, no existiendo, por
tanto, cambio alguno en dirección perpendicular a los planos
Flujo no permanente: Llamado también flujo no estacionario.
En este tipo de flujo en general las propiedades de un fluido y las características
mecánicas del mismo serán diferentes de un punto a otro dentro de su campo,
además si las características en un punto determinado varían de un instante a otro
se dice que es un flujo no permanente

5. Flujo tridimensional: El vector velocidad depende de tres coordenadas espaciales,
es el caso mas general en que las componentes de la velocidad en tres direcciones
mutuamente perpendiculares son función de las coordenadas espaciales x, y, z, y del
tiempo t.
Este es uno de los flujos mas complicados de manejar desde el punto de vista
matemático y sólo se pueden expresar fácilmente aquellos escurrimientos con
fronteras de geometría sencilla.
Flujo rotacional: Es aquel en el cual el campo rot v adquiere en algunos de sus
puntos valores distintos de cero, para cualquier instante.
Flujo irrotacional: Al contrario que el flujo rotacional, este tipo de flujo se caracteriza
porque dentro de un campo de flujo el vector rot v es igual a cero para cualquier punto
e instante.
En el flujo irrotacional se exceptúa la presencia de singularidades vorticosas, las
cuales son causadas por los efectos de viscosidad del fluido en movimiento.
Flujo ideal: Es aquel flujo incompresible y carente de fricción. La hipótesis de un flujo
ideal es de gran utilidad al analizar problemas que tengan grandes gastos de fluido,
como en el movimiento de un aeroplano o de un submarino. Un fluido que no presente
fricción resulta no viscoso y los procesos en que se tenga en cuenta su escurrimiento
son reversibles

6. Fórmula de Manning
La fórmula de Manning es una evolución de la fórmula de Chézy para el cálculo de
la velocidad del agua en canales abiertos y tuberías, propuesta por el ingeniero
irlandés Robert Manning
Expresiones de la fórmula de Manning
La expresión más simple de la fórmula de Manning se refiere al coeficiente de
Chézy

7. Fórmula 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 C o coeficiente de Chézy que se utiliza en la
determinación de la velocidad media en un canal 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

8. Fórmula de Chézy
La fórmula de Chézy, desarrollada por el ingeniero francés Antoine de Chézy,
conocido internacionalmente por su contribución a la hidráulica de los canales
abiertos, es la primera fórmula de fricción que se conoce. Fue presentada en 1769.
La fórmula permite obtener la velocidad media en la sección de un canal y establece
que:
donde:
V = velocidad media del agua en m/s
R = radio hidráulico
S = la pendiente longitudinal de la solera o fondo del canal en m/m
C = coeficiente de Chézy. Una de las posibles formulaciones de este coeficiente se
debe a Bazin.