Cap2 Ruiz Hidra

Pedro Rodríguez Ruiz

Hidráulica II

CAPITULO 2.- ENERGÍA ESPECÍFICA
2.1 PRINCIPIO DE ENERGÍA
La energía total de cualquier línea de corriente que pasa a través de una sección se define
como la suma de las energías de posición, más la de presión y más la de velocidad, es
decir:
Energía total = Energía de posición + Energía de presión + Energía de velocidad.

Figura 2-1 Energía total en unasección de un canal.
Si en un canal que conduce agua con un tirante “d” consideramos una partícula cualquiera
“M” animada de la velocidad media “v” y queremos expresar sus tres formas de energía
según la ecuación de Bernoulli, haciendo pasar el plano horizontal de referencia por el
fondo del canal tenemos
(fig. 2.1a).

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Hidráulica II




































Figura 2.1a.

Figura 2.1b.

Donde:

P
= d= altura o carga de presión, en m.

Z0 = altura o carga de posición, en m.
hv =

V

2

2g

= altura o carga de velocidad, en m.

La suma de la Z+

p
= Ep = d, Energía potencial llamadatambién mecánica o de presión


se representa con el tirante (d) o profundidad del agua en el canal, en metro.
La energía cinética (Ec), se representa por la carga de velocidad (hv) en el canal.
Puede suceder que el agua circule con una velocidad V1, mucho mayor, y con un tirante

V1 2
menor d1, pero en ambos casos la suma de energía d1 +
es la misma, entonces se
2g
dice que el contenido de la energíaespecifica es la misma (fig. 2.1b).
En la figura 2.2 podemos observar otra forma de la presencia de las tres energías
existentes en el canal y que la línea piezométrica, lugar geométrico de los extremos de los
segmentos (z + d), coinciden con la superficie libre del agua y su pendiente se llama
gradiente hidráulico o línea de energía.

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hV1=Hidráulica II

V1 2
2g

Línea de
energía
Línea pie
zométric
a=

d1

hf1-2

Sf =pendien
te
superfic
ie L.A

hV2=

SE=pendien

te

?

Fondo d
el canal

Sc

Z1

V2 2
2g

d2

?



Z2

Plano Horizontal de Referencia


2

1

Figura 2.2. Sección longitudinal de un canal, mostrando la línea de energía.
En general, cada línea de corriente que pasa a través de una sección de canal tendrá una
altura develocidad diferente, debido a la distribución no uniforme de velocidades en flujos
reales. Solo en un flujo paralelo ideal con distribución uniforme de velocidades la altura de
velocidad puede ser idéntica para todos los puntos de la sección transversal. En el caso
del flujo gradualmente variado, sin embargo, para propósitos prácticos, puede suponerse
que las alturas de velocidad para todos los puntos dela sección del canal son iguales y,
con el fin de tener en cuenta la distribución no uniforme de velocidades, puede utilizarse
el coeficiente de energía para corregir este efecto. Luego la energía total en la sección es:

V1 2
HT = Z1+ d1cos θ+
2g

(2.1)

Para canales con pendientes bajas θ = 0 luego, la energía total en la sección del canal es:
HT = Z + d +

V

2

2g

…………………………………………… …(2.2)Donde:
Z1 = carga de posición o de elevación en el punto 1 por encima del plano horizontal de
referencia
d1 = altura o profundidad del agua en el punto 1 por debajo de la superficie del agua
medida a lo largo de la sección del canal, en metros o pies, en este caso el cos θ es
despreciable.

V1 2
= carga o altura de velocidad del flujo en la línea de corriente que pasa en el punto
2g
1, en metros opies.
La pendiente de la superficie libre del agua se representa por SW y la pendiente del fondo
del canal por S0 = sen θ. En el flujo uniforme Sf = SW = S0= sen

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De acuerdo con el principio de conservación de la energía, la altura de energía total en la
sección 1 localizada aguas arriba...