energia especifica
Páginas: 7 (1712 palabras)
Publicado: 5 de febrero de 2014
1. Introducción.
En el diseño de conductos abiertos como son los canales abiertos ya sean rectangulares, triangulares, etc. Que son los que venimos trabajando en el laboratorio de hidráulica en la Universidad de la Costa. Es importante definir la energía que presenta el flujo en una determinada sección del canal, y esto nos va poder definir hasta donde podemos llegar en nuestro trabajo y deaquí poder determinar nuestra profundidad critica que tiene una aplicación directa en la definición del tipo de régimen del fluido que presenta un leve deslizamiento del agua. Ya que si la profundidad fluye con un caudal especificado es menor que a la profundidad critica, se sabe que el deslizamiento es en régimen supercrítico (rápido) y si es mayor que el crítico el deslizamiento va hacersubcritico (lento). Teniendo lo anterior podemos deducir que el objetivo principal de esta práctica es analizar y observar el comportamiento del flujo en un canal crítico en nuestro caso de sección rectangular sobre un punto especificado.
2. Marco Teórico.
El concepto de energía especifica lo podemos desarrollar por la ecuación de Bernoulli, pero que en 1912 fue la desarrollo Bakmeteff, que diceque cuando la distribución de presiones en la presión hidrostática la carga piezometrica es constante y la carga de presión siendo la profundidad del flujo en el canal.
En hidráulica de canales, el régimen que presenta dicha corriente se dice que es crítica, cuando la energía especifica que con que fluye el agua es mínima. Y se entiende por energía específica a la energía que por una unidad dekilogramo de agua que va transcurriendo por la sección hidráulica del canal.
La anterior ecuación se puede decir que se presenta para canales de pendiente suave.
Si relacionamos las fuerzas de inercia con las fuerzas gravitacionales vamos a tener un nuevo parámetro que esta conocido como el número de froude (Fr), el cual permite clasificar el flujo si esta subcritico, critico,supercrítico; para determinar en cuál de estos tres régimen esta el fluido, este mismo depende de la proporción de las fuerzas de gravedad e inercia, y se tiene.
Subcritico Fr < 1
Critico Fr > 1
Supercrítico Fr = 1
Tenemos que para el numero de Froude su formula va hacer:
Donde:
V = velocidad media del flujo,
g = aceleración de la gravedad,
D = profundidad hidráulica, m.
Para un caudalconstante y un canal rectangular, la energía específica es función únicamente de la profundidad del flujo y la podemos ver a continuación.
Lo que podemos describir de la figura anterior es que se presenta un valor mínimo de la energía específica para una sola profundidad, llamada profundidad critica . Para los mayores valores de la energía especifica que la mínima, el flujo se puede tomar condos profundidades completamente distintas . Teniendo en cuenta que si hay caudal constante la velocidad va hacer inversamente proporcional a la profundidad, ósea, que si aumenta la velocidad disminuye la profundidad y se disminuye la velocidad va aumentar la profundidad y de esto tenemos que: las velocidades correspondientes a profundidades menores que , son mayores que las correspondientes aprofundidades mayores que
A partir de la grafica también podemos ver que la energía se comporta diferente si el fluido es supercrítico o subcritico.
Si el flujo es subcrítico y la profundidad de flujo Y aumenta, la energía específica
aumentará y viceversa.
Si el flujo es supercrítico y la profundidad de flujo Y aumenta, la energía específica
disminuirá.
En los flujos subcriticos ysupercríticos son mayores y menores que la velocidad crítica (Vc) respectivamente, por lo tanto el flujo subcritico aparecerá pequeñas ondas superficiales avanzadas hacia arriba, mientas que en el flujo supercrítico dichas ondas serán llevadas corrientes abajo, formando un dicho ángulo β; estas ondas se llaman ondas diamantes.
Los flujos también se pueden clasificar a través de sus profundidades....
1. Introducción.
En el diseño de conductos abiertos como son los canales abiertos ya sean rectangulares, triangulares, etc. Que son los que venimos trabajando en el laboratorio de hidráulica en la Universidad de la Costa. Es importante definir la energía que presenta el flujo en una determinada sección del canal, y esto nos va poder definir hasta donde podemos llegar en nuestro trabajo y deaquí poder determinar nuestra profundidad critica que tiene una aplicación directa en la definición del tipo de régimen del fluido que presenta un leve deslizamiento del agua. Ya que si la profundidad fluye con un caudal especificado es menor que a la profundidad critica, se sabe que el deslizamiento es en régimen supercrítico (rápido) y si es mayor que el crítico el deslizamiento va hacersubcritico (lento). Teniendo lo anterior podemos deducir que el objetivo principal de esta práctica es analizar y observar el comportamiento del flujo en un canal crítico en nuestro caso de sección rectangular sobre un punto especificado.
2. Marco Teórico.
El concepto de energía especifica lo podemos desarrollar por la ecuación de Bernoulli, pero que en 1912 fue la desarrollo Bakmeteff, que diceque cuando la distribución de presiones en la presión hidrostática la carga piezometrica es constante y la carga de presión siendo la profundidad del flujo en el canal.
En hidráulica de canales, el régimen que presenta dicha corriente se dice que es crítica, cuando la energía especifica que con que fluye el agua es mínima. Y se entiende por energía específica a la energía que por una unidad dekilogramo de agua que va transcurriendo por la sección hidráulica del canal.
La anterior ecuación se puede decir que se presenta para canales de pendiente suave.
Si relacionamos las fuerzas de inercia con las fuerzas gravitacionales vamos a tener un nuevo parámetro que esta conocido como el número de froude (Fr), el cual permite clasificar el flujo si esta subcritico, critico,supercrítico; para determinar en cuál de estos tres régimen esta el fluido, este mismo depende de la proporción de las fuerzas de gravedad e inercia, y se tiene.
Subcritico Fr < 1
Critico Fr > 1
Supercrítico Fr = 1
Tenemos que para el numero de Froude su formula va hacer:
Donde:
V = velocidad media del flujo,
g = aceleración de la gravedad,
D = profundidad hidráulica, m.
Para un caudalconstante y un canal rectangular, la energía específica es función únicamente de la profundidad del flujo y la podemos ver a continuación.
Lo que podemos describir de la figura anterior es que se presenta un valor mínimo de la energía específica para una sola profundidad, llamada profundidad critica . Para los mayores valores de la energía especifica que la mínima, el flujo se puede tomar condos profundidades completamente distintas . Teniendo en cuenta que si hay caudal constante la velocidad va hacer inversamente proporcional a la profundidad, ósea, que si aumenta la velocidad disminuye la profundidad y se disminuye la velocidad va aumentar la profundidad y de esto tenemos que: las velocidades correspondientes a profundidades menores que , son mayores que las correspondientes aprofundidades mayores que
A partir de la grafica también podemos ver que la energía se comporta diferente si el fluido es supercrítico o subcritico.
Si el flujo es subcrítico y la profundidad de flujo Y aumenta, la energía específica
aumentará y viceversa.
Si el flujo es supercrítico y la profundidad de flujo Y aumenta, la energía específica
disminuirá.
En los flujos subcriticos ysupercríticos son mayores y menores que la velocidad crítica (Vc) respectivamente, por lo tanto el flujo subcritico aparecerá pequeñas ondas superficiales avanzadas hacia arriba, mientas que en el flujo supercrítico dichas ondas serán llevadas corrientes abajo, formando un dicho ángulo β; estas ondas se llaman ondas diamantes.
Los flujos también se pueden clasificar a través de sus profundidades....
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