Energia Espesifica

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I. ENERGÍA ESPECIFICA EN CANALES:
1. INTRODUCCIÓN
Un caso particular de la aplicación de la ecuación de energía, cuando la energía esta referida al fondo de la canalización, toma el nombre de energía especifica en canales. Para un caudal constante, en cada sección de una canalización rectangular, obtenemos un tirante y un valor de energía especifica, moviéndose el agua de mayor amenor energía con un gradiente, en este caso, coincidente con la pendiente de energía.
Analíticamente es posible predecir el comportamiento del agua en el canal rectangular, sin embargo la observación del fenómeno es ahora de mayor importancia y toda conclusión debe íntimamente estar ligada al experimento.


2. OBJETIVO
Determinar la relación existente entre la energíaespecifica en un canal rectangular y el tirante; asimismo comprobar mediante cálculos teóricos valores de energía mínima y tirantes críticos.







3. FUNDAMENTO TEÒRICO

Energía Específica

La energía especifica en una sección cualquiera de un canal, se define como la energía por kg. de agua referida al fondo de la canalización.
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como:
[pic][pic]


[pic]
Cuando el caudal es constante:
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Cuando el tirante de flujo se traza en función de la energía especifica, se obtiene una curva de dos ramas: AC y BC
La rama AC se aproxima al eje horizontal asintóticamente hacia la derecha.
La rama BC se aproxima a la línea OD asintóticamente a medida que avanzahacia la derecha.
La línea OD es una línea que pasa por el origen y tiene un ángulo de inclinación de 45°. Si el canal tiene pendiente fuerte, el ángulo será diferente.


Observando el gráfico vemos que es posible encontrar la misma energía para diferentes alturas de presión (tirantes), estableciéndose zonas perfectamente demarcadas:
1. El tramo AC caracterizado porvelocidades grandes y tirantes pequeños.
2. El tramos BC, pequeñas velocidades y tirantes grandes.





















Existe un punto donde la energía es mínima y ocurre solamente para el tirante critico (yc), definiendo estos puntos para distintos caudales un lugar geométrico de los yc, para el “estado critico del flujo”.


Estado subcritico y > yc ; F< I régimen tranquilo
Estado supercritico y < yc ; F > I régimen rápido, torrencial
o turbulento.
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Estado Critico:
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En el punto C y1 = y2 = yc (tirante critico), es el punto de energía especifica mínima.


4. DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO DISPONIBLE

El Canal

La sección del canal es de 10dm2 (ancho = 0.25 m. y altura útil = 0.40 m.)
La pendiente del canal varia entre + 10% y - 3% (en contra-pendiente).
El caudal máximo de ensayo es de 85 lit/seg. la longitud útil del canal es de 10.56 m. (8 elementos de 1.32 m.)
El sistema canal visto desde aguas arriba hacia aguas abajo esta compuesto de los siguientes elementos:
1. Un elemento metálico dealimentación provisto de una compuerta de inicio de velocidad (compuerta llamada pico de pato) al cual sigue un tranquilizador, para obtener el flujo de filetes paralelos desde el inicio del canal.
2. 8 elementos metálicos con vidrio en cada cara lateral, provistos de tomas de presión en el fondo. Los bridas de empalme de los diversos elementos están diseñados especialmente para colocar diversosaccesorio.
3. En la brida de aguas abajo del ultimo elemento esta instalado una compuerta del tipo persiana que permite el control de niveles en el canal.


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5. Este sistema canal esta instalado sobre una viga tubular que en parte constituye el conducto de alimentación y se apoya hacia...
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