Flujo en canales abiertos. Parte 2

ENERGIA ESPECIFICA

• La energía específica (E) se define como la energía por unidad de peso (m kg/kg) con relación al fondo del canal, o sea,

E = profundidad + altura de velocidad = y + V2/2g

• En función del caudal q por unidad de anchura b del canal (o sea, q = Q/b),

𝐸 = 𝑦 + 1 2𝑔 𝑞 𝑦 2 o 𝑞 = 2𝑔 𝑦2𝐸 − 𝑦3

Para un flujo uniforme, la energía específica permanece constante de una sección a otra. Para un flujo no uniforme, la energía específica a lo largo del canal puede aumentar o disminuir

PROFUNDIDAD CRÍTICA (𝑦𝑐)

• Es aquella, que para un caudal constante q en un canal rectangular, para la cual la energía específica es mínima.

𝑦𝑐 = 𝑞2 𝑔 3

=2

3𝐸𝑐 =

𝑣𝑐2

𝑔

La expresión puede transformarse en:

𝑣𝑐 = 𝑔𝑦𝑐 o 𝑣𝑐 𝑔𝑦𝑐 = 1 para flujo crítico

PROFUNDIDAD CRÍTICA (𝑦𝑐)

• Por consiguiente, si el número de Froude

𝑁𝐹 = 𝑉𝑐𝑔𝑦𝑐

= 1, existe el flujo crítico.

• si NF>1, hay flujo supercrítico (flujo rápido) y/yc<1

• Si NF<1, el flujo es subcrítico (flujo tranquilo) y/yc>1

CAUDAL UNITARIO MÁXIMO

• El caudal unitario máximo qmax en un canal rectangular, para energía específica dada E es:

𝑞𝑚𝑎𝑥 = 𝑔𝑦𝑐3 = 𝑔

2

3𝐸

3

• En canales no rectangulares y para flujo crítico

𝑄2

𝑔=

𝐴𝑐3

𝑏′ o

𝑄2𝑏′

𝑔𝐴𝑐3 = 1

Donde b’ es la anchura de la superficie del agua

𝑉𝑐 =𝑔𝐴𝑐

𝑏′= 𝑔𝑦𝑚