Keywords: Hydraulics Open channel flow Energy Energy conservation Bernoulli
Confluence of the Colorado River and Blue River in the Colorado Rockies. @amstobar, reddit.
Una de las ecuaciones fundamentales de la mecánica de fluidos se conoce como la conservación de la energía. Esta ecuación parte del principio de conservación de la misma, con la conveniencia de separar la energía mecánica de la térmica. Así mismo, se considera la transformación de energía mecánica en térmica como resultado de los efectos de fricción comúnmente denominados pérdidas de energía. Por lo tanto, la ecuación de conservación de la energía en la mecánica de fluidos se convierte en un balance de energía mecánica.
La energía mecánica se define como la forma de energía que se puede convertir completa y directamente a trabajo mecánico por medio de un dispositivo mecánico ideal como lo es una turbina ideal. Las formas comunes de la energía mecánica son la energía cinética y la potencial. Por otro lado, en cualquier flujo está presente la presión, y aunque esta no es una forma de energía, la fuerza asociada a la presión que actúa sobre un fluido a lo largo de una distancia produce trabajo, conocido como trabajo del flujo o convenientemente denominado energía de flujo. Entonces, la energía mecánica de un flujo por unidad de masa se expresa como:
Donde cada uno de los términos representa la energía cinética, energía potencial y energía de flujo respectivamente. Ahora bien, con frecuencia es conveniente representar de manera gráfica el nivel de la energía mecánica, usando alturas, con la finalidad de facilitar la visualización de los diversos términos de la ecuación. Esto se realiza al dividir cada término por la constante gravitacional g, obteniendo la caga total en un punto como:
Ahora bien, consecuentes con el principio de conservación de la energía y considerando la separación de la energía térmica, podemos afirmar que el cambio o variación de la energía mecánica en un flujo incompresible será equivalente a las pérdidas de energía y al trabajo mecánico suministrado o extraído del fluido por medio de una máquina.
- The Hydraulics of Channel Flow: An Introduction. Chanson H. 2nd Ed.,Elsevier Butterworth-Heinemann. 2004.
- Open Channel Hydraulics. Chow, Ven Te. 2nd Ed., Blackburn Press. 2009.
- Open Channel Flow. Chaudry, M. H. 2ed., Springer, 2008.
- Open Channel Flow. Osman Akan, A. Elsevier Ltd., 2006.
- Introducción a la hidráulica de canales. Duarte A. Carlos A. 4a Ed., Editorial Universidad Nacional de Colombia. 2016.
- Flow in open channels. Subramanya K. 3th Ed., Tata McGraw-Hill Publishing. 2009.
- Hidráulica de canales. Sotelo A., Gilberto. UNAM México, Facultad de Ingeniería. 2002.
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| 2023.07 | Versión inicial, definición de estructura general y contenido. | juanrodace | 1.0 |
| 2023.07 | Inclusión de conceptos, esquemas y ejemplos. | juanrodace | 0.0 |
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