Este documento presenta fórmulas y conceptos relacionados con el flujo de agua en canales. Explica que la energía específica se define como la energía por unidad de peso, y que depende de la altura y la velocidad del agua. También describe el procedimiento para medir el ancho, la pendiente y el nivel de agua en un canal de pendiente variable con diferentes gastos. Finalmente, resume fórmulas como las de Manning, Chezy y Bazin para calcular la velocidad en función de factores como la rugosidad y el radio hidrául

1. Alumno: Carlos Julio

2. Energia especifica: 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:
E:y+v²/2g
Considerando la ecuación de continuidad (Q:AV), se tiene la siguiente ecuación para
la energía específica:
E:y+Q²/2gA²

3. En las fórmulas anteriores se tiene que:
y: peso específico del agua (kg/m3 ).
P = presión (kg/m2 )
V = velocidad del flujo (m/s).
g = aceleración de la gravedad (9.81 m/s2 ).
Q = gasto (m3 /s).
A = área del conducto (m2 ).
B = ancho de la superficie libre del agua (m).
b = ancho de la plantilla del canal (m).
 Procedimiento
 1. En el canal de pendiente variable se mide el ancho de la plantilla,
aproximadamente se pone el canal con una pendiente nula (horizontal) y se
hace pasar un cierto gasto, el cual se debe de calcular (posterior a la realización
de la práctica), por medio de la medición de la carga sobre el vertedor Rehbock
instalado al final del canal de retorno (investigar la fórmula como una actividad
adicional).

4.  2. Una vez que se establece el flujo, se mide en dos secciones del canal,
previamente determinadas, los tirantes de agua que se presentan
consignando los datos en la figura.
 3. Se incrementa lentamente la pendiente del canal y se miden los tirantes en
el canal, consignando las lecturas obtenidas en la figura, repitiendo lo mismo
para al menos 5 pendientes diferentes.
 4. Se regresa el canal a pendiente nula y se cambia el gasto por medio de la
válvula de control, procediendo a repetir los pasos desde el punto 1, por lo
menos para 2 gastos más diferentes, consignando los resultados en la figura.

5.  Cuando se examina la aplicación de la segunda ley de Newton en los problemas
básicos de flujo permanente en canales abiertos, es conveniente comenzar con el
caso de un problema general, como se muestra esquemáticamente el la figura
2.1. Dentro del volumen de control definido en esta figura, hay una perdida
desconocida de energía o una fuerza actuante sobre el flujo entre las secciones 1
y 2; el resultado es un cambio en la cantidad de movimiento lineal del flujo. En
muchos casos, este cambio en la cantidad de movimiento se asocia con un
cambio en el tirante de flujo. La aplicación de la segunda ley de newton en una
forma unidimensional para este volumen de control es:
 F’1 y F’2= componentes horizontales de la presión que actúan en las secciones 1
y 2, respectivamente
 F’3= componentes horizontales de W sen θ
 γ = peso especifico del fluido
 θ= ángulo de la pendiente del canal

6.  θ= ángulo de la pendiente del canal= sumatoria de las componentes horizontales
de las velocidades promedio del flujo en la secciones 1 y 2, respectivamente=
componente horizontal de la fuerza desconocida que actúa entre las secciones 1
y 2= coeficiente de correspondencia de la cantidad de movimiento.
 Si se supone primero, que θ es pequeña y, por tanto, sen θ=0 y cos θ=1; segundo,
, y tercero, = 0, la ecuación 2.1 será:
 Donde = distancia a los centroides de las respectivas áreas hidráulicas A1 y A2
desde la superficie libre.
 Al sustituir en la ecuación 2.1.2 y después reagrupamos, se obtiene y M se
conoce como la función de “momentum” o fuerza específica.

7. Cuando se gráfica el tirante del flujo y contra M se produce una curva de momentum
que tiene dos ramas (fig 2.2). El tramo de abajo AC se aproxima asintóticamente al
eje horizontal cuando el tramo superior BC se extiende indefinidamente hacia arriba
y la derecha. Así, en analogía con el concepto de energía específica y para un valor
dado de M, la curva M-y determina dos posibles tirantes de flujo. Estos tirantes, que
se muestran en la figura 2.2, se denominan los tirantes conjugados o alternos de un
salto hidráulico.
Figura 2.2 curva de momentum y tirantes conjugados y1 y y2 de un salto hidráulico.
El valor mínimo de la función momentum puede calcularse si se supone que existen
un flujo paralelo y una distribución uniforme de velocidad, al tomar la primera
derivada de M con respecto a y al igualar expresión a cero o Y cuando se asuma que
(dy)2 = 0. entonces, si sustituye dA/dy=T, u=Q/A y D=A/T en la ecuación 2.1.7. Si se
tiene el mismo criterio desarrollado el para el valor mínimo de la energía especifica.
Por tanto, para un gasto específico, el momentum mínimo ocurre con la energía
especifica mínima y corresponde también al tirante crítico.

8. Figura 2.2

9. Formula de manning
 es el resultado del proceso de un ajuste de curvas, y por tanto es completamente
empírica en su naturaleza. De todos las formulas utilizadas para la
determinación del coeficiente c, la que aparece marcada como formula de
manning es la que mas se usa en la practica, si sustituimos dicha expresión en la
formula de manning, obtenemos para la velocidad la siguiente expresión:
 V:1/n Rh 1/3 I ½

10. Formula de chezy
 En 1769 el ingeniero desarrolla probablemente la primera ecuacion de flujo
uniforme, 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 linea de energía y C es un factor de Resistencia al flujo conocido
como c de chezy.

11. Formula de Bazin
 Bazin propuso una ecuación de acuerdo con la cual el C de chezy 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 m es un coeficiente de rugosidad cuyos valores propuestos por bazin se dan en
la siguiente tabla