curva energia especifica

Universidad Nacional de Ingeniería
Facultad de Tecnología de la Construcción
Departamento de Hidráulica

Laboratorio Nº 1: Determinación de la Curva de Energía Específica

Integrantes:
Profesor de teoría: Ing. Miguel Blanco

Profesora de práctica: Ing. María José Castro Alfaro

Grupo de Practica: IC-32D3

Fecha de realización: Viernes 26 de septiembre del 2014

Fecha deentrega: viernes 10 de octubre del 2014







Introducción.
En esta primera práctica de laboratorio de Hidráulica II aprenderemos a determinar la curva de Energía Especifica, también determinaremos la profundidad crítica teórica y la compararemos con la profundidad crítica experimental.
La energía específica en la sección de un canal se define como la energía por masa de agua en cualquiersección de un canal medida con respecto al fondo del canal, esto es:
E= Y Cos +  (1)
Para un canal de pequeña pendiente y Tirante, Cos  = 1 y = 1. Lo cual indica que la energía específica es igual a la suma de la profundidad del agua y la altura de velocidad.
E= Y + (2)
Para un canal de cualquier forma y área hidráulica A, con V =
E= Y + (3)
Suponiendo que Q es constante y A esfunción del tirante, entonces la energía específica solo depende del tirante.

Definiremos el caudal por unidad de ancho o caudal unitario (q) como: q = (4)
Donde:
q = Gasto unitario.
Q = Caudal Total.
b = Ancho del canal.

La velocidad media se expresa: V = (5)
Donde:
V = velocidad media.
q = gasto unitario.
Y = tirante de agua.

Esto se introduce en la ecuación (2) yproduce la siguiente relación entre q y E:
E = Y + (6)
Se puede ver que para una sección dada de un canal y un caudal Q la energía especifica en la sección de una función de la profundidad del flujo solamente.

Objetivos.




Determinar la Curva de Energía Específica a un caudal constante y permanente.



















Generalidades.
Cuando la profundidad del flujo sedibuja contra la energía específica para una sección dada del canal y para un caudal constante se obtiene la curva de energía específica. Esta curva tiene dos partes AC y CB. La parte AC se aproxima al eje horizontal asintóticamente hacia la derecha. La parte CB se aproxima a la línea OD a medida que se extiende hacia arriba y a la derecha. La línea OD es una línea que pasa a través del origen ytiene una inclinación de 45º donde E = Y.

La curva muestra que, para una energía específica dada hay dos posibles profundidades alternas, por ejemplo, la cota inferior y en el punto C la energía específica es un mínimo (Emin), para el cual existe un solo valor del tirante el cual es conocido como profundidad crítica Yc.

Si los caudales cambian, la energía específica cambiará en consecuencia.Las curvas A’B’ y A”B” representan posiciones de la curva de energía específica cuando el caudal es menor y más grande respectivamente, que el caudal usado para la construcción de la curva AB. Cuando la profundidad del flujo es más grande que la profundidad crítica (y1 > Yc), la velocidad del flujo es menor que la velocidad crítica para la correspondiente descarga (V < Vc), y entonces, F < 1, elflujo es subcrítico (tranquilo). Cuando la profundidad del flujo (y2 < Yc) menor que la profundidad crítica. La velocidad del flujo será mayor que la velocidad crítica (V > Vc), el flujo es supercrítico (torrencial).
El estado crítico del flujo ha sido definido como la condición para la cual el número Froude es igual a la Unidad (F = 1), la velocidad del flujo es igual a la velocidad crítica
(V=Vc), la profundidad del flujo es igual a la profundidad crítica, donde:
Yc = (7)
Yc = Emin = (8)
Ec = * Yc (9)
La discusión anterior sobre energía específica en canales rectangulares o canales anchos, puede ser resumida en los siguientes puntos:

1. Una condición de flujo dada (es decir, un cierto caudal unitario fluyendo a una cierta profundidad), queda completamente,...