Conservacion De La Energia

CONSERVACION DE LA ENERGIA Y CANTIDAD DE MOVIMIENTO

RESUMEN

En esta práctica de laboratorio se busca aplicar las leyes de conservación de energía específica en un canal rectangular antes y después de una contracción y así poder determinar la profundidad crítica donde se presenta la energía crítica y el cambio de régimen de flujo.

PALABRAS CLAVE: Canales Abierto, Energía específica,Energía critica, profundidad critica, curva de energía específica, régimen sub-crítico y supercrítico

1. OBJETIVOS

• Aplicar las leyes de conservación de energía en un canal rectangular.
• Establecer las características de la Curva de Energía específica.
• Evaluar las diferencias entre los valores teóricos y los datos reales medidos en el laboratorio.
• Identificar posibles fuentes deerror y la forma de disminuirlos.

2. MARCO TEORICO
a) ¿Qué es la energía específica y a que está directamente relacionada?

Energía específica: La energía especifica o altura de carga es la suma de la altura piezométrica y la altura de presión dinámica “V^2/2g”, medida respecto del fondo del canal. Este concepto de energía específica se usa en análisis de flujos en canales.
La ecuaciónde energía específica es simplemente una simplificación de la ecuación de Bernoulli, esta ecuación tiene 3 componentes: la carga potencial, la carga de presión y la carga de velocidad.

H=z+d*cosθ+ ∝V22*g
Considerando que los canales a flujo libre tienen pendientes generalmente pequeñas, el valor de θ se puede aproximar a cero y de la misma manera se puede despreciar la componente potencialde la ecuación de energía, quedando de esta forma definida la ecuación de conservación de la energía específica, la cual toma como nivel de referencia el fondo del canal y para la cual el valor de ∝=1 :
E= y1+ V122*g= y2+ V222*g
b) ¿Qué es profundidad crítica y en qué secciones del canal debería presentarse?

Profundidad crítica: El cambio de estado energético de la corriente, es siempre condisipación energética, con lo que nunca se pueden tener profundidades menores que la correspondiente a la profundidad crítica, que es la de mínima energía. Con las consideraciones anteriores, para un canal de sección rectangular, la profundidad crítica es.
PROFUNDIDAD CRÍTICA (Fr = 1): yc=V2g* Ac2
Donde Ac es el área de la sección transversal del flujo, V es el flujo volumétrico, cuando elflujo es crítico y la velocidad promedio del flujo es: V= g*Yc , donde Yc es la profundidad crítica.
Para un canal rectangular de ancho b, se tiene Ac=b*Yc y la relación de la profundidad se da así:
yc=( Q2b2 g )13
c) ¿Qué relación tienen las profundidades alternas en la curva de energía específica?

La curva muestra que, para una energía específica determinada, existen dos posiblesprofundidades, la profundidad baja y1 y la profundidad alta y2. La profundidad baja es la profundidad alterna de la profundidad alta, y viceversa. En el punto C, la energía específica es mínima. Esta condición de energía específica mínima corresponde al estado crítico de flujo. Por consiguiente en el estado crítico es claro que las dos profundidades alternas se convierten en una, la cual es conocidacomo la profundidad critica yc, Cuando la profundidad de flujo es mayor que la profundidad critica, la velocidad de flujo es menor que la velocidad critica para un caudal determinado y, por consiguiente, el flujo es subcritico. Cuando la profundidad del flujo es menor que la profundidad critica, el flujo es supercrítico. Por tanto, y1 es la profundidad de un flujo supercrítico y y2 es laprofundidad de un flujo subcritico.
d) Qué características tiene un régimen sub-crítico y supercrítico?
El flujo se clasifica como:
Fr<1, Flujo subcrítico o tranquilo, tiene una velocidad relativa baja y la profundidad es relativamente grande, prevalece la energía potencial. Corresponde a un régimen de llanura.
Fr>1, Flujo supercrítico o rápido, tiene una velocidad relativamente alta y poca...