FUERZA ESPECÍFICA

Cada uno de los miembros de la ecuación general del resalto hidráulico se compone de dos términos: el primero representa la cantidad de movimiento del flujo que atraviesa la sección del canal en la unidad de tiempo y por unidad de peso de agua; el segundo, el empuje hidrostático por unidad de peso y también el momento estático del área respecto de la superficie libre. Debido a que ambos términos tienen las mismas dimensiones de una fuerza por unidad de peso, se le conoce como fuerza específica, y su fórmula general se la expresa como:
La fuerza específica para el tramo puede escribirse:
Lo cual significa que la fuerza específica es constante en cada sección, siempre y cuando las fuerzas de resistencia externa así como el peso del fluido en la dirección del movimiento, en el tramo puedan despreciarse.
Para un caudal dado Q, la fuerza específica es únicamente función del tirante, de manera similar la energía específica. Su representación geométrica en un plano F-y consiste en una curva similar a la que se obtiene en el plano E-y, con la única diferencia que tiene asíntota exclusivamente en la rama inferior, correspondiente a y = 0. La rama superior se eleva y extiende indefinidamente a la derecha. Asimismo, para un valor dado de la función F, la curva tiene dos posibles tirantes y1, y2 que reciben el nombre de tirantes conjugados, y que, de acuerdo con la ecuación 5-26, corresponden a los tirantes antes y después del resalto, excepto cuando F es mínima al cual le corresponde un único valor del tirante, llamado tirante crítico.
La figura siguiente muestra las curvas de la fuerza específica y energía específica para un resalto hidráulico.
FIGURA Curvas de fuerza específica y energía específica en el resalto hidráulico
La discusión anterior permite llegar a las siguientes conclusiones:
El cambio de régimen supercrítico a subcrítico se produce de manera violenta (únicamente a través del resalto hidráulico), con pérdida apreciable de energía. El cambio de régimen subcrítico a supercrítico es en forma gradual sin resalto, pasando por el régimen crítico.
Para estudiar el fenómeno se requiere aplicar la ecuación de la cantidad de movimiento debido a que en principio se desconoce la pérdida de energía en el resalto.
De la aplicación de la ecuación de la cantidad de movimiento se concluye que el fenómeno se produce únicamente cuando se iguala la fuerza específica en las secciones antes y después del resalto.
Para un caudal dado, si el conjugado menor (aguas arriba) del resalto aumenta, el conjugado mayor y2 (aguas abajo) disminuye, y viceversa.

FUERZA ESPECÍFICA Rating: 4.5 Diposkan Oleh: Ing. Civil

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