Informe

Revista EIA, ISSN 1794-1237 Número 2 p. 17-33. Agosto 2004
Escuela de Ingeniería de Antioquia, Medellín (Colombia)

EL TRANSPORTE DE CANTIDAD
DE MOVIMIENTO EN CANALES
FRANCISCO JAIME MEJÍA*
RESUMEN
Este artículo tiene por objeto aplicar el transporte de cantidad de movimiento al flujo en canales como
una metodología independiente de otros principios físicos. Así se subsana una carencia dela literatura técnica
cuando aborda la interpretación adicional de fenómenos hidráulicos que habitualmente se tratan desde la
conservación de la energía. Concluye acerca del comportamiento de la profundidad de flujo en un canal ante
diversas condiciones de flujo o variaciones de la profundidad o en presencia de controles hidráulicos.
Con la ayuda de la ecuación de transporte de cantidad demovimiento a lo largo de un canal se
interpreta el comportamiento del tirante hidráulico en flujo uniforme, en flujo no uniforme con variación
gradual y en algunos fenómenos locales de flujo rápidamente variado como ocurre en las transiciones y en el
resalto hidráulico. Se obtienen las ecuaciones del resalto hidráulico para calcular la profundidad inicial y
secuente, conocida una de las dos, endiversas secciones transversales del canal.
PALABRAS CLAVE: cantidad de movimiento, momentum, estado de flujo, fenómenos locales, fuerza
específica, número de Froude, resalto hidráulico, transición hidráulica.

ABSTRACT
The objective of this article is to apply the momentum principle in open channels flow as an independent
methodology from other physical principles. It remedies a fault ofthe technical literature by the additional
interpretation of hydraulics phenomena that normally are studied with the energy conservation principle. It
concludes about the flow depth faced with several flow conditions or flow variations or hydraulics controls.
This paper shows the momentum equation applied to the interpretation of the flow depth in several openchannel flow situations: uniform,gradually varied, and some local phenomena as transitions and hydraulic jump.
Hydraulic jump equations are obtained for several cross sections in terms of the initial and sequent depth of flow.
KEY WORDS: momentum, local phenomena, specific force, Froude number, hydraulic jump, hydraulic transition.
*

Ingeniero Civil, Universidad Nacional de Colombia, sede Medellín. Profesor de Hidráulica,Escuela de Ingeniería de
Antioquia. Grupo de Investigación Gabis –Gestión del Ambiente para el Bienestar Social–, EIA. pffmejia@eia.edu.co
Levantamiento de textos: Lina María Álvarez Santamaría. Alumna IC, EIA. Grupo de Investigación Gabis. Ilustraciones: Pedro Nel Orozco Tobón. Centro de Servicios y Apoyo Informático, EIA
Artículo recibido 12-XI-2003. Aprobado con revisión 13-VII-2004.
Discusiónabierta hasta enero 2005.

E L T RANSPORTE D E C ANTIDAD D E M OVIMIENTO E N C ANALES

Introducción

Mi − Mf =

Aquí se muestra la gran variedad de situaciones de flujo en canales que se explican y pueden predecir con la utilización de la ecuación de transporte
de cantidad de movimiento lineal o momentum, de
manera independiente de los resultados que en estos casos se obtienen conconsideraciones de energía específica, excepto el caso del resalto hidráulico,
donde esta última ecuación se utiliza para determinar las pérdidas de energía y en esa situación se complementan entre sí de manera muy conveniente los
principios de energía y cantidad de movimiento.

Fe
− ∀sen
γ

(1)

Para el estudio de los problemas descritos aquí
se recurre a la combinación de la ecuación detransporte de Reynolds con la ecuación de continuidad.
Aplicar las leyes de la termodinámica al flujo libre conduce a la ecuación de la energía; mientras que
aplicar el conjunto de las leyes de movimiento a este
flujo conduce a la ecuación que describe el delicado
equilibrio del flujo uniforme en canales. De igual manera, puede decirse que aplicar el teorema del transporte de Reynolds al caso...