Geometra de la seccin, Curva de energia y Fuerza Especifica

Objetivos

Analizarlos cambios de flujo que se producen en una seccin al variar su caudal.

Observar el comportamiento de la curva de energa al variar sus datos

experimentales.

Marco Teorico

En el diseo de conductos abiertos como son los canales es importante definir la

energa especfica que presenta el flujo en una determinada seccin, ya que esto

nos permite definir la capacidad para desarrollar un trabajo, as mismo la

determinacin del tirante crtico tiene una aplicacin directa en la definicin del tipo

de rgimen que presenta un determinado escurrimiento, ya que si el tirante con que

fluye un determinado caudal es menor que el tirante crtico, se sabe que el

escurrimiento es en rgimen supercrtico (rpido) y si es mayor que el crtico

entonces el escurrimiento es en rgimen subcrtico (lento).

Energa Especifica (E). Se define como la energa por unidad de peso (kgm kg), que

al considerar la plantilla del conducto como plano de referencia (z = 0) se tiene:

Energa mnima (Emin). Es la energa mnima o crtica con que un cierto gasto puede

fluir en un canal y es el lmite entre el flujo subcrtico y supercrtico, tal como se

puede apreciar en la figura anterior. Para calcular la energa mnima derivamos la

ecuacin de la energa:

Elementos

Flujo supercrtico Flujo supercrtico o rpido, tiene una velocidad relativamente

alta y poca profundidad prevalece la energa cintica. Propios de cauces de gran

pendiente o ros de montaa. Cuando el Nmero de Froude es mayor que la unidad,

y el Nmero de Reynolds est en la zona laminar del diagrama de Moody.

Flujo subcritico Flujo subcrtico o tranquilo, tiene una velocidad relativa baja y la

profundidad es relativamente grande, prevalece la energa potencial. Corresponde

a un rgimen de llanura. Cuando el Nmero de Froude es menor que la unidad, y

el Nmero de Reynolds est en la zona laminar del diagrama de Moody.

Fuerza especifica: es constante en cada seccin, siempre y cuando las fuerzas de resistencia externa as como el peso del fluido en la direccin del movimiento, en el tramo puedan despreciarse. Para un caudal dado Q, la fuerza especfica es nicamente funcin del tirante, de manera similar la energa especfica.

Numero De Froude es un nmero adimensional, el cual relaciona el efecto de las fuerzas de inercia con las fuerzas de gravedad las cuales actan sobre un fluido.

Donde: v: velocidad media de la seccin del canal [m/s]

Dh: Profundidad hidrulica (A/T) [m]. A es el rea de la seccin transversal del flujo y T el ancho de la lmina libre.

g: es la aceleracin de la gravedad [m/s]

http://mecanicafluidos7mo.blogspot.com/2008/04/flujo-en-canales-abiertos.html

http://www.cuevadelcivil.com/2011/03/fuerza-especifica.html

http://numerode.com/para/nmero-de-froude.php