ENERGIA ESPECIFICA YREGIMEN CRITICO

MECANICA DE

FLUIDOS II

Ing. Alex Trujillo Barzola

TIPOS DE FLUJOS EN CANALES ABIERTOS

ENERGIA ESPECIFICASe define como la energía por kilogramos de agua que fluye a través de la sección, medida con respecto al fondo del canal.

E Z y

v E y

v E y Q

2g 2g 2gA 2

Ejemplo de cálculo de la energía específica para un canal trapezoidal.

Consideremos una sección

trapezoidal de ancho de

solera b=0,75 , talud Z=1 y Q=0,40m3/s y Q= m3/s

2

2 2

E y 0,402

2x9.81x (0,75

y)y2

E y 0,0082(0,75

y)y2

Valores de E para diferente valores de y.

CURVAS DE ENERGIA ESPECIFICA

RELACION ENTRE EL TIRANTE “y” y “E”:

REGIMEN CRITICO:Se dice que un canal, o alguna sección de él, está trabajando bajo un régimen crítico, cuando:• Posee la energía especifica mínima para un caudal dado, o• Posee el caudal máximo para una energía

especificadada.Caudal o gasto critico:Es el caudal máximo para una energía especifica determinada, o el caudal que se producirá con una energía especifica

mínima.

Tirante critico:Es el tirante hidráulico que existe cuando el caudal es máximo, para una energía especifica determinada, o el tirante al que ocurre un caudal determinado con la energía especifica mínima.Velocidad crítica:Es la velocidad media cuando el caudal es el critico.

Pendiente crítica:Es el valor particular de la pendiente del fondo del canal, para la cual éste conduce un caudal Q en régimen uniforme y con energía específica mínima.

Régimen subcritico:Son las condiciones en las que los tirantes son mayores que los críticos, las velocidades menores que las criticas y los números de Froude menores que 1. Es un régimen lento, tranquilo adecuado para canales principales o de navegación.Régimen supercrítico:Son las condiciones hidráulicas en las que los tirantes son menores que los críticos, las velocidades mayores que las criticas y los números de Froude mayores que 1. es un régimen rápido, torrencial pero perfectamente estable, puede usarse en canales revestidos.

TIPOS DE FLUJO PARA EL REGIMEN CRITICO

RESUMEN

a) Por medio de los tirantes:si y<yC, el flujo es supercrítico o rápido. si y=yC, el flujo es criticosi y>yC, el flujo es subcritico o lento.

b) Por medio de la pendiente de fondo: si Sf<SC, el flujo es subcritico o lento. si Sf=SC el flujo es criticosi Sf>SC, el flujo es supercrítico o rápido.

c) Por medio del número de Froude:si F<1, el flujo es subcritico o lento. si F=1, el flujo es criticosi F>1, el flujo es supercrítico o rápido.

c) Por medio de las velocidades medias: si V<VC, el flujo es subcritico o lento. si V=VC, el

flujo es criticosi V>VC, el flujo es supercrítico o rápido.

A2

ECUACIONES DEL REGIMEN CRITICO:

Condiciones para la energía 3

específica mínima (Q Q C

constante)

g TC

RELACIONES ENTRE LOS PARAMETROSPARA UN REGIMEN CRITICO:SECCION RECTANGULAR:

a) Relación entre el tirante critico y el caudal:

b) Relación entre la velocidad y el tirante crítico:

c) Relación entre la energía específica mínima y el

tirante crítico:d) Número de Froude:SECCION TRIANGULAR:

a) Relación entre el tirante critico y el caudal:

b) Relación entre la velocidad y el tirante crítico:

c) Relación entre la energía específica mínima y el tirante crítico:

SECCION TRAPEZOIDAL:

CURVAS PARA DETERMINAR EL TIRANTECRITICO

FIN