ENERGIA ESPECIFICA

HIDRÁULICA DE CANALES

ENERGÍA ESPECIFICA
LAURA NATALIA GARAVITO RINCÓN.

ENERGÍA ESPECIFICA
La energía de la corriente en
determinada de un canal es igual:

una

sección

Energía= Tirante + Energía de velocidad +
Elevación del fondo con respecto a un eje

Al tomar el eje el fondo tenemos que z=0, lo cual se conoce
como la energía especifica, y esta dada por la ecuación:

Continuación: EnergíaEspecifica

Continuación Energía Especifica
FLUJO

CRITIO, SUPERCRITICO Y SUBCRITICO

Esta Clasificación es dada por la relación entre la
fuerza de inercia y la Fuerza de Gravedad y Esta
definido por el Numero de Froude (F).

V= Velocidad Media
g= Gravedad
Dh = Profundidad Hidráulica (y canal rectangular)

Subcritico.
Cuando la velocidad media es menor a la velocidad de
una onda de gravedad depequeña magnitud. F<1.
•

Continuación Clasificación de los flujos


FLUJO CRITIO, SUPERCRITICO Y SUBCRITICO

Supercritico.
Cuando la velocidad media es mayor a la velocidad de
una onda de gravedad de pequeña magnitud. F>1.
•

Critico.
Cuando la velocidad media es igual a la velocidad de
una onda de gravedad de pequeña magnitud. F=1
•

Continuación Energía Especifica

La ecuación de la energíase puede expresar de la
siguiente manera:

•

Energía específica a gasto constante.
Curva E − y En Caudal Constante

Continuación Energía Especifica
•

Curva E − y.

El tirante critico Yc y la Velocidad Critica Vc
corresponden a la Energía mínima.

Continuación Energía Especifica

Curva E − y.
Energía Especifica en una Sección Rectangular
•

.

La velocidad Critica se presenta cuando el flujo escritico:

Entonces

Continuación: Energía Especifica

Energía Especifica en una Sección Trapezoidal.

Continuación: Energía Especifica

Energía Especifica en una Sección Triangular .

Continuación: Energía Especifica

Energía Especifica en una Sección Parabólica.

Continuación: Energía Especifica

Ejercicios.
Defina para ese canal cuales son las profundidades
externas.
Q = 10 m³/s.
b = 4 m.y

4 m.

Continuación Energía Especifica

CONDICIÓN

CONSTANTE).

PARA EL CAUDAL MÁXIMO (E

Continuación Energía Especifica

CONDICIÓN

PARA EL CAUDAL MÁXIMO (E

CONSTANTE).

RELACIONES ENTRE LOS
PARA UN RÉGIMEN CRÍTICO
•

Sección Rectangular.

PARÁMETROS

Continuación Energía Especifica

RELACIONES ENTRE LOS
PARA UN RÉGIMEN CRÍTICO
•

Sección Rectangular.

PARÁMETROS

Continuación EnergíaEspecifica

Continuación: Energía Especifica

Ejercicios.
Trazar la curva de caudal con
energía especifica constante
de 4 m; si el tirante varia de
0.30 m a 1.40 m, de un canal
triangular de pendiente 1:2

FLUJO CRÍTICO NORMAL.
PENDIENTE CRÍTICA
En condiciones críticas el tirante normal es igual al
tirante crítico. La pendiente correspondiente se llama
pendiente crítica. Esta situación se debeevitar.
Cuando la pendiente es crítica se produce:
Superficie

libre ondulada e inestable
Perturbaciones e inestabilidades en el escurrimiento.
Se produce oleaje y “pequeños saltos imperfectos”.

Continuación: Flujo Critico Normal. Pendiente Critico

Determinación de la Pendiente Critica.
Se recomiendan que las condiciones de diseño sean:

Lo cual se puede expresar como:

La pendiente crítica secalcula igualando la velocidad
crítica con una ecuación de la velocidad normal
(Manning):

APLICACIONES
Escalones.
Si la sección de llegada del canal aumenta bruscamente en
el nivel de elevación de su plantilla a fondo, se produce un
escalón
Se emplea para el control de la ubicación del salto
hidráulico, para obligar el cambio de régimen y la
variación de la energía específica.

H1 = H2(pérdidas
despreciables)
E1 = H1 ; E2 = H2 - Δz

Continuación: Aplicaciones -

Escalones

Derivando respecto a la distancia longitudinal se obtiene:

dH/dx cambio de carga en la dirección longitudinal del
canal (-Sf), dz/dx cambio de elevación del fondo del canal
(pendiente de fondo en la dirección longitudinal = - So).
Si no depende de x, entonces

Reescribiendo se obtiene entonces
Si la carga se...