Curva de la Energía Específica

Resumen

Se emplea un Live Script para construir la Curva de la Energías Específica para un canal de sección rectangular.

Contexto

La actividad corresponde al tema de la energía específica dentro del curso de Hidráulica de Canales. A pesar de que la actividad es rápida, sencilla y clara, gracias al uso de Live Script, se recomienda realizar por primera vez en clase bajo la dirección del profesor y establecer ejercicios para que el estudiante los ejecute posteriormente de forma independiente en el aula o cualquier otro entorno.

Objetivos de la Actividad

Los estudiantes deben aprender los tipos de regímenes (subcrítico, crítico y supercrítico) que pueden presentar los flujos en canales. Para lo cual deben apoyarse en las fórmulas de Froude y la energía específica.

Materiales de Enseñanza

La actividad se inicia especificando el caudal y las dimensiones de la sección rectangular del canal (ancho de plantilla). En la segunda sección se determinar el estado crítico (tirante crítico y energía específica crítica o mínima); el tirante crítico será la referencia para, en la tercera sección, establecer el rango de variación del tirante que se evaluará para construir la curva de la energía específica, teniendo en cuenta que se requieren tirantes menores y mayores al crítico, en la tercera sección también se calcula la energía específica correspondiente a los tirantes del rango elegido. En la sección 4 se grafica el rango evaluado (tirantes y energías específicas) y el estado crítico. Finalmente, en la última sección se establecen actividades para incentivar el análisis y fortalecer los conocimientos aprendidos.
La actividad se puede llevar a cabo en Excel, sin embargo, con Live Script se tiene mayor control, mejora la dinámica y presentación.

Curva de la Energía Específica-Sección Rectangular (MATLAB Live Script 30kB Oct1 23)

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Esquema de la sección transversal de un canal con forma rectangular

Provenance: Xavier Chavez Cardenas, Universidad de Guanajuato
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Notas para los Educadores usando la Actividad

La actividad está muy bien secuenciada y descrita, lo único que se recomienda es delimitar bien el rango del tirante a evaluar para representar de forma correcta la curva, logrando que se aprecie la rama ascendente y descendente. La actividad aún se puede extender más, contemplando el análisis de los tirantes alternos, pero está pendiente la implementación.

Evaluación

Se le puede solicitar al estudiante que analice una condición específica (caudal y ancho de plantilla) y con ayuda de la última sección (Actividades recomendadas para reafirmar el conocimiento) preguntarle por el régimen de flujo que se establece en tirantes particulares.

Recursos adicionales

Chow, V. T. (1994). Hidráulica de canales abiertos. McGraw-Hill.
Sotelo, G. (2002). Hidráulica de canales. México: Facultad de Ingeniería de la UNAM.

Esta actividad fue creada como parte del Taller con MATLAB Septiembre 2023.