Se entiende por línea de energía, en hidráulica, a la línea que representa la energía mecánica total por unidad de peso del fluido en cada sección de un canal o de una tubería. Esta energía total es la suma de la energía de posición, la energía de presión y la energía cinética, conforme a la formulación de la ecuación de Bernoulli.Chow, Ven Te (1959). Open Channel Hydraulics. McGraw-Hill. Capítulo 5.
La línea de energía se utiliza principalmente para analizar la variación de energía a lo largo del flujo, identificar pérdidas de carga y evaluar el comportamiento hidráulico en conducciones abiertas y cerradas.
Definición y formulación La energía total por unidad de peso del fluido en una sección se expresa como:
donde: es la cota geométrica respecto a un plano de referencia, es la altura de presión, es la altura de velocidad.
La línea de energía es el lugar geométrico de los valores de a lo largo del eje del flujo.
Línea de energía en canales abiertos En los canales abiertos, la presión sobre la superficie libre del agua es igual a la presión atmosférica, por lo que la altura de presión es nula si se trabaja en presión manométrica. En este caso, la línea de energía se sitúa a una distancia vertical igual a:
por encima de la superficie libre del agua. La separación entre la superficie del agua y la línea de energía representa la energía cinética del flujo.Chow, Ven Te (1983). Hidráulica de los canales abiertos. Editorial Diana.
Línea de energía en tuberías En una tubería que trabaja a sección llena, la línea de energía se encuentra por encima del eje de la conducción una distancia igual a la suma de la altura de presión y la altura de velocidad, es decir:
Medida desde una referencia geométrica, la línea de energía permite visualizar las pérdidas de carga debidas al rozamiento y a singularidades como válvulas, codos o cambios de sección.Streeter, V. L.; Wylie, E. B. (1998). Fluid Mechanics. McGraw-Hill.
Relación con otras líneas hidráulicas La línea de energía se relaciona directamente con otras representaciones gráficas empleadas en hidráulica:
Línea piezométrica: representa la suma de la energía de posición y de presión (). Superficie libre: en canales abiertos, coincide con la línea piezométrica.
La distancia entre la línea de energía y la línea piezométrica corresponde a la altura de velocidad.
Símbolos +SímboloDescripciónVelocidad media del flujoAceleración de la gravedadPresión del fluidoPeso específico del fluidoCota geométrica
Referencias
Véase también Ecuación de Bernoulli Línea piezométrica Flujo uniforme Canal abierto
Categoría:Conceptos relacionados con la hidráulica