Este documento trata sobre conceptos fundamentales de mecánica de fluidos como energía específica, cantidad de movimiento, ecuaciones para calcular velocidad de flujo en canales como las ecuaciones de Manning, Chezy, Kutter y Bazin. Explica que la energía específica depende de la profundidad y pendiente del canal, y que la cantidad de movimiento se conserva en sistemas de cuerpos en interacción como en un choque.

1. ENERGÍA ESPECIFICA Y CANTIDAD DE MOVIMIENTO
EN CANALES
MECANICA DE FLUIDOS II
INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO
SANTIAGO MARIÑO
SAIA – BARINAS
T.S.U. NELSON ILLAS
C.I. 7141758
ENERO 2017

2. 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.
La energía específica de una sección de un canal
puede ser expresada como
Dónde:
d = profundidad a partir de la superficie libre de
líquido o espejo (SSL) hasta la plantilla o fondo del
canal.
𝜃 = Ángulo medido a partir de la pendiente del canal
respecto a la horizontal.

3. La energía específica de una sección de un canal con
pendiente pequeña (θ≈0) puede ser expresada como
Por tanto, la energía total de una sección de un canal
(con z≠0), puede expresarse como:
•H = Energía total por unidad de peso.
•E = Energía específica del flujo, o energía medida con
respecto al fondo del canal.

4. CURVA DE ENERGÍA VS TIRANTE
Es interesante observar cómo varía la energía
específica con respecto a la profundidad para un
caudal constante. Para valores pequeños de y, la
curva tiende a infinito a lo largo del eje E, mientras
que para valores grandes de y el término de cabeza
de velocidad es despreciable y la curva se aproxima
a la línea de 45°, E=y en forma asintótica. Existe
una tercera rama de la curva, no mostrada en la
figura, que corresponde a las soluciones con tirante
negativo sin interés práctico.

5. La curva muestra que para una determinada energía
especifica existen dos valores del tirante llamados
tirantes alternos, el menor y1 y el mayor y2, así como
dos valores: v1 y 2. En el punto C la energía especifica
Ec es la mínima con la que se puede pasar el gasto a
través de la sección, y por consecuencia. Existe un solo
tirante y= yc y una solo velocidad v= vc, de modo que:
Esta corresponde a la condición de flujo en régimen critico

6. CANTIDAD DE MOVIMIENTO
La cantidad de movimiento, momento lineal,
ímpetu o momento es una magnitud física
fundamental de tipo vectorial que describe el
movimiento de un cuerpo en cualquier teoría
mecánica
La cantidad de movimiento desempeña un
papel muy importante en la segunda ley de
Newton. La cantidad de movimiento combina
las ideas de inercia y movimiento. También
obedece a un principio de conservación que se
ha utilizado para descubrir muchos hechos
relacionados con las partículas básicas del
Universo. La ley de la conservación de la
cantidad de movimiento y la ley de la
conservación de la energía, son las
herramientas más poderosas de la mecánica
La conservación de la cantidad de movimiento es la base
sobre la que se construye la solución a diversos
problemas que implican dos o más cuerpos que
interactúan, especialmente en la comprensión del
comportamiento del choque o colisión de objetos.

7. CONSERVACIÓN DE LA CANTIDAD DE
MOVIMIENTO
Si con un cuerpo de masa m1 y velocidad v1 se aplica una
fuerza a otro cuerpo de masa m2 y velocidad v2, como por
ejemplo, en un saque de tenis, en ese instante es
aplicable el principio de acción y reacción y tenemos que:
m1.v1 = m2.v2 , es decir, la masa de la raqueta por su
velocidad, en el momento del choque, debe ser igual a la
masa de la pelota de tenis por la velocidad que adquiere.
Enunciando la Ley de conservación de la cantidad de
movimiento dice que en cualquier sistema o grupo de
cuerpos que interactúen, la cantidad de movimiento total,
antes de las acciones, es igual a la cantidad de
movimiento total luego de las acciones.
Σm.v = 0
mi.vi = mf.vf
ΔP = Δp1 + Δp2
CHOQUE
Se produce choque entre dos cuerpos cuando
uno de ellos encuentra en su trayectoria a otro y
produciéndose contacto físico.

8. ECUACIÓN DE MANNING
La ecuación de Manning es el resultado del
proceso de un ajuste de curvas, y por tanto es
completamente empírica en su naturaleza.
Debido a su simplicidad de forma y a los
resultados satisfactorios que arroja para
aplicaciones prácticas, la fórmula Manning se ha
hecho la más usada de todas las fórmulas de
flujo uniforme para cálculos de escurrimiento en
canal abierto.
Aplicando la fórmula Manning, la más grande
dificultad reside en la determinación del
coeficiente de rugosidad n pues no hay un
método exacto de seleccionar un valor n.
ECUACION DE CHEZY
La fórmula permite obtener la velocidad
media en la sección de un canal y establece
que:
siendo:
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
El razonamiento de Chezy se enfoca a
determinar cuál es el valor de la fuerza de la
fuerza de fricción = Ff y propone que esta
depende de la rugosidad del material de
excavación o de revestimiento de las paredes
del canal, del área de rozamiento, del cuadrado
de la velocidad

9. ECUACION DE KUTTER
Es una expresión del denominado coeficiente de
Chezy C utilizado en la fórmula de Chezy para el
cálculo de velocidad del agua en canales
abiertos.
Siendo:
C = coeficiente de Chezy
R(h)= radio hidráulico en m, función del tirante
hidráulico h
m= es un parámetro que depende de la rugosidad
de la pared
ECUACION DE BAZIN
El ingeniero hidráulico francés H. Bazin
propuso una ecuación de acuerdo con la cual el
C de Chezy se considera como una función de
R pero no de S, expresadas en unidades
inglesas, esta ecuación es:
Donde m es el coeficiente de rugosidad y R
el radio hidráulico