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ENERGÍA ESPECÍFICA Y RÉGIMEN CRÍTICO
Objetivos
El alumno comprenderá los conceptos que se representan en la curva de energía específica mediante su graficación auxiliada en datos de laboratorio,lo que le permitirá resolver problemas del movimiento de una masa líquida en un conducto abierto.
Aplicación
En el diseño de conductos abiertos como son los canales es importante definir la energíaespecífica que presenta el flujo en una determinada sección, ya que esto nos permite definir la capacidad para desarrollar un trabajo, así mismo la determinación del tirante crítico tiene unaaplicación directa en la definición del tipo de régimen que presenta un determinado escurrimiento, ya que si el tirante con que fluye un determinado caudal es menor que el tirante crítico, se sabe que elescurrimiento es en régimen supercrítico (rápido) y si es mayor que el crítico entonces el escurrimiento es en régimen subcrítico (lento).

Definiciones, fórmulas y unidades a utilizar
Energía Total(H). La energía total en una sección cualquiera de un flujo se expresa por medio de la suma de las energías de posición y cinética, es decir:


Energía Especifica (E). Se define como la energía porunidad de peso (kg m/kg), que al considerar la plantilla del conducto como plano de referencia (z = 0) se tiene:


ya que la carga de presión en la plantilla debido al tirante de agua “y” es,, (figura 3.1)
Considerando la ecuación de continuidad (Q = AV), se tiene la siguiente ecuación para la energía específica:


FIGURA 3.1
Energía mínima (Emin). Es la energía mínima o críticacon que un cierto gasto puede fluir en un canal y es el límite entre el flujo subcrítico y supercrítico, tal como se puede apreciar en la figura anterior. Para calcular la energía mínima derivamos laecuación de la energía:


En la figura 3.1 de la sección transversal se deduce que:

Entonces, se tiene que la ecuación que permite calcular la energía mínima o condición crítica es:



Y,...