PRINCIPIO DE ENERGIA. IntroduccinHoy en da el mundo est lleno de energa, cada ser humano que nos rodea est lleno de energa, un automvil tiene energa, y hasta algunos elementos de la naturaleza estn llenos de energa.La energa en estos objetos puede presentarse de diferentes formas, por ejemplo una pelota que se mueve est impulsada por una energa cintica, o un ro de gran caudal puede producir grandes cantidades de energa hidroelctrica. Por esto es importante conservar los recursos naturales ya que algunas son energas no renovables.El ser humano se ve en la necesidad de canalizar y controlar estas energas para su debido uso y no malgastarlas por esto, se crean centrales hidroelctricas, plantas de refinacin y otros lugares donde se almacena y se trata la energa en sus distintas formas.La energa es una magnitudfsicaque asociamos con la capacidad que tienen los cuerpos para producirtrabajomecnico, emitirluz, generarcalor, etc. En todas estas manifestaciones hay un sustrato comn, al que llamamos energa, que es propio de cada cuerpo (osistemamaterial) segn suestadofsico-qumico, y cuyo contenido vara cuando este estado se modifica.

Manifestaciones de la energa:La energa es, por lo tanto, una magnitud fsica que puede manifestarse de distintas formas: potencial, cintica,qumica, elctrica, magntica, nuclear, radiante, etc., existiendo la posibilidad de que se transformen entre s pero respetando siempre el principio. En este caso hablaremos de la energa elctrica.

Energia elctrica:Se denominaenerga elctricaa la forma deenergaque resulta de la existencia de unadiferencia de potencialentre dos puntos, lo que permite establecer unacorriente elctricaentre ambos cuando se les coloca en contacto por medio de un conductor elctricopara obtenertrabajo. La energa elctrica puede transformarse en muchas otras formas de energa, tales como la energa luminosa oluz, laenergamecnicay laenerga trmica. Le electricidad es un fenmenofsico cuyo origen son lascargas elctricasy cuyaenergase manifiesta en fenmenos mecnicos, trmicos, luminosos y qumicos.

Transformacin y conservacin de la energia:La energa se puede presentar en formas diferentes, es decir, puede estar asociada a cambios materiales de diferente naturaleza. As, se habla de energa qumica cuando la transformacin afecta a la composicin de las sustancias, de energa trmica cuando la transformacin est asociada a fenmenos calorficos, de energa nuclear cuando los cambios afectan a la composicin de los ncleos atmicos, de energa luminosa cuando se trata de procesos en los que interviene la luz, etc.Los cambios que sufren los sistemas materiales llevan asociados, precisamente, transformaciones de una forma de energa en otra. Pero en todas ellas la energa se conserva, es decir, ni se crea ni se destruye en el proceso de transformacin. Esta segunda caracterstica de la energa constituye un principio fsico muy general fundado en los resultados de la observacin y la experimentacin cientfica, que se conoce como principio de conservacin de la energa.Otro modo de interpretarlo es el siguiente: si un sistema fsico est aislado de modo que no cede energa ni la toma del exterior, la suma de todas las cantidades correspondientes a sus distintas formas de energa permanece constante. Dentro del sistema pueden darse procesos de transformacin, pero siempre la energa ganada por una parte del sistema ser cedida por otra. Esto es lo que sucede en el universo, que en su conjunto puede ser considerado como un sistema aislado.Una descripcin matemtica de este principio puede efectuarse como sigue: sea S un sistema aislado, el cual tras un proceso de transformacin interna pasa a convertirse en S'. Representando por E la energa total del sistema o suma de las cantidades correspondientes a las diferentes formas de energa presentes en l, la conservacin de la energa se expresara en la forma:E' = E o tambin:

Es decir, la variacin DE de la energa total E del sistema por efecto de su transformacin interna ha sido nula.Si se considera que el sistema est formado slo por dos partes o subsistemas 1 y 2, la aplicacin del principio de conservacin de la energa supondr ahora:E'1 + E'2 = E1 + E2O agrupando trminos semejantes:E'1 - E1 = - (E'2 - E2)

Transformacin de energa:Acto de transmitir energa a un cuerpo.Ejemplos: En forma de calor: se puede transferir energa a un cuerpo suministrndole calor. Cuando una sustancia sufre algn cambio de temperatura (calor/fro), experimenta un cambio fsico que hace variar su aspecto. En forma de trabajo: se puede transferir energa a un cuerpo ejerciendo sobre l algn tipo de trabajo.

ConclusinLuego de estudiar a Einstein que fue la primera persona en tratar de experimentar con la energa, podemos concluir que la energa ha sido un descubrimiento que marca la vida del ser humano de una manera trascendental ya que apartir del momento en que se descubri la electricidad fueron apareciendo inventos como la bombilla y el telfono con los que el ser humano se facilito la vida.

CURVAS DE ENERGIA ESPECFICASe presentan las relaciones analticas y, especialmente, la grfica de la profundidad y la energa especfica por una parte y, por otra, la grfica de profundidad contra pendiente de friccin. En cada caso se muestran las ramas de flujo subcrtico y supercrtico en la primera y, en la segunda, de flujo subnormal y supernormal, despus se relacionan entre s y se pasa a mostrar la ubicacin de los diferentes perfiles de flujo gradualmente variado en cada grfica. El propsito que se busca es facilitar la comprensin de estas relaciones entre quienes se inician en el estudio de la hidrulica.ENERGA ESPECFICA EN CANALESLa expresin para la energa en una seccin respecto a un nivel de referencia que pasa por el fondo del canal se conoce como energa especfica (Bakhmeteff, 1912, citado por Chow, 1959) y se escribe as:

La curva y-E se muestra en lafigura 1, donde tambin aparecen destacadas la profundidad crtica asociada con la energa mnima y las ramas que representan los flujos subcrtico (SbC) y supercrtico (SpC) a partir del punto C sobre la curva. En esta grfica no interviene la pendiente del fondo del canal.PENDIENTE DE FRICCIN EN CANALESLa expresin para la pendiente de friccin en canales se obtiene con la ecuacin de Manning (ec. 2a) (Chow, 1959) o con la ecuacin de Darcy-Weisbach (ec. 2b) (French, 1985). El factor de friccin de Darcy se calcula con la ecuacin de Colebrook-White (ec. 3), cuando el flujo es turbulento (Dyhouse et al., 2003), o con la ecuacin de Poiseuille (ec. 4) cuando es eliminar. El nmero de Reynolds se calcula con la ecuacin 5. La ecuacin dos se puede trasformar (Meja, 2008) para calcular la profundidad de la pendiente del fondo del canal (ec. 6) y obtener la profundidad normal.

Lafigura 2muestra la variacin de la pendiente de friccin con la profundidad. All se destaca la profundidad normal asociada con la pendiente del fondo del canal y las ramas que representan el flujo subnormal (SbN) y el supernormal (SpN). El punto N sobre la curva indica dnde empiezan las ramas.RELACIN ENTRE LA CURVA DE ENERGA ESPECFICA Y LA CURVA DE PENDIENTE DE FRICCINCuando la profundidad crtica se usa para calcular la pendiente de friccin (ec. 2), se obtiene la pendiente crtica del canal, que siempre es positiva (Sc>0). Grficamente esta relacin se ilustra en lafigura 3, donde se han acoplado las dos grficas de inters para poner de manifiesto tal relacin.RELACIN ENTRE LA CURVA DE PENDIENTE DE FRICCIN Y LA CURVA DE ENERGA ESPECFICACon la ecuacin 6 se puede obtener la profundidad normal a partir de la pendiente del fondo del canal en aquellos canales con pendiente de fondo positiva (So>0). Esta profundidad puede resultar mayor o menor que la profundidad crtica. En el primer caso se obtiene un flujo normal subcrtico, y en el segundo se est ante un flujo normal supercrtico. Grficamente esta relacin se ilustra con lafigura 4, donde se han acoplado las dos grficas de inters para poner de manifiesto tal relacin.LAS ZONAS DE FLUJO EN LA SECCIN DE UN CANALLas profundidades normal y crtica dividen la curva de pendiente de friccin en tres segmentos. La curva de energa especfica se divide tambin en tres segmentos con esas dos profundidades. En cualquiera de las dos curvas, el segmento que representa las profundidades de flujo mayores que las dos profundidades de referencia corresponde a la zona 1 de flujo en la seccin. El segmento que representa las profundidades comprendidas entre las dos profundidades de inters corresponde a la zona 2 de flujo. Por ltimo, el segmento que representa las profundidades de flujo inferiores a las dos profundidades tratadas corresponde a la zona 3 de flujo. Lafigura 5representa grficamente estas zonas de flujo en la curva de pendiente de friccin y lafigura 6representa las zonas de flujo en la curva de energa especfica.LA CURVA DE PENDIENTE DE FRICCIN Y LA CLASIFICACIN DE LOS CANALES SEGN LA PENDIENTEDesde el punto de vista de la pendiente, los canales se clasifican como canales de pendiente adversa (A, So0). En los canales tipo A y H se considera que la profundidad normal, que se calcula con la ecuacin 6, es un valor infinito o tiende a l. As que en estos canales no existe la zona 1 de flujo.Los canales de pendiente sostenida, a su vez, se clasifican como canales de pendiente moderada (M, 0