Distribución de velocidades en conductos a superficie libre

Título: Distribución de velocidades en conductos a superficie libre

 El flujo en un canal a superficie libre se produce principalmente por la acción de la fuerza de gravedad ya que expone una superficie libre a la presión atmosférica siendo el fluido siempre un líquido que por lo general es agua ya sea potable, residual o sanitaria misma que es llevada por tal conducto hacia un lugar en específico y por una determinada trayectoria, el movimiento de tal líquido a superficie abierta se ve afectado principalmente por las mismas fuerzas que intervienen en el flujo dentro de un tubo a presión, una de las más comunes es la fuerza de gravedad la cual es la más importante en el movimiento  ya que de esta fuerza depende la pendiente con que se encuentre el canal. La fuerza de resistencia también afecta el flujo del líquido ya que esta se ocasiona en las fronteras o paredes rígidas del canal dependiendo del material con el que esté construido y principalmente generando fricción trayendo consigo también una ligera turbulencia en el flujo del fluido. Otra fuerza ocasionada y similar a la fuerza de resistencia es la fuerza producida por la presión misma que se ejerce sobre las fronteras del canal particularmente en las zonas donde cambia la geometría del canal y la última es la fuerza debida a la viscosidad del líquido la cual puede producir des aceleramiento del flujo provocando cambios de velocidades y de movimiento y siendo de poca importancia si el flujo llega a presentarse turbulento. La superficie libre suele considerarse como la intercala entre dos fluidos el cual es el superior y el inferior, siendo el superior el aire estacionario o en movimiento y el inferior siendo el agua en movimiento, las fuerzas de gravedad y de tensión superficial resisten cualquier fuerza tendiente a distorsionar la intercala la cual constituye una frontera sobre la que se tiene un control parcial.

Y por otra parte de acuerdo a con su origen los canales pueden ser naturales o artificiales. Los naturales son las conducciones hidráulicas que existen para el drenaje natural sobre la tierra, como arroyos, ríos estuarios, etc. Los artificiales son los construidos por el hombre para fines de riego, drenaje, generación de energía, navegación, etc.  Así como todos estos valores y fuerzas mencionadas afectan el flujo del canal también existen fuerzas que afectan la distribución de las velocidades del canal las cuales pueden ser; la presencia de la superficie libre, la forma del canal y los cambios de la sección, la rugosidad de las paredes, el gasto y la acción de corrientes secundarias en tramos curvos. En un canal se presentan diferentes velocidades en cada punto del canal analizando de manera transversal, el punto donde suele presentarse una velocidad mínima es regularmente en la proximidad de la pared lo mas próximo o cerca de la pared esto debido a la rugosidad, la resistencia, la viscosidad y la oposición del flujo debido al material con el cual está construido el canal. Y al contrario el punto de velocidad máxima queda ligeramente debajo de dicha superficie lo que se atribuye al movimiento circulatorio secundario inducido por la proximidad d las orillas y la zona donde ocurre se localiza principalmente sobre la superficie vertical de mayor profundidad la cual bien siendo tan solo pocos centímetros por debajo del espejo del agua.

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