Distribucion de velocidad en un canal y obtención de los coeficientes de coriolis y boussinesq

PRACTICA 2

DISTRIBUCION DE VELOCIDAD EN UN CANAL Y OBTENCIÓN DE LOS COEFICIENTES DE CORIOLIS Y BOUSSINESQ

Equipo:

ISAIAS ANTONIO ANDRADE MENDEZ

PRACTICA No. 2

DISTRIBUCION DE VELOCIDAD EN UN CANAL Y OBTENCIÓN DE

LOS COEFICIENTES DE CORIOLIS Y BOUSSINESQ

CONTENIDO:

1. Objetivo

1. Material y equipo
2. Antecedentes teóricos

1. Procedimiento
2. Reporte

1. Resultados
2. Cuestionario

1. Nomenclatura
2. Bibliografía

1. Objetivo Identificar la distribución de velocidades en la sección de un canal y determinar los coeficientes de Coriolis y Boussinesq

1. Material y equipo

• Molinete
• Cronómetro
• Flexómetro
• Regla metálica.
• Hilo o cordón para trazo
• Lápiz de color
• Estacas y/o clavos largos

1. Antecedentes teóricos.

El perfil vertical de velocidad que existe en un canal es aproximadamente logarítmico. Es función de la forma y profundidad del canal, investigadores como Prandtl-Von Karman, establece que la velocidad máxima ocurre en la superficie libre. Sin embargo, las medidas en laboratorios y en el campo demuestran que la velocidad máxima por lo común ocurre debajo de la superficie libre, no obstante, en flujos superficiales, rápidos y anchos o en flujos que ocurren en canales muy lisos, la velocidad máxima puede estar en la superficie libre. En general, la distribución de velocidad en un canal se considera que depende principalmente de la forma de la sección transversal y de la rugosidad de la frontera.

Coeficientes de Coriolis.

Como resultado de la distribución no uniforme de velocidades en una sección de un canal, la altura de velocidad de un flujo en canales abiertos es mayor que el calculado por v2/2g. Cuando se utiliza el principio de energía en cálculos, la altura de velocidad real puede expresarse como:

[pic 1]

El Coeficiente de energía o coeficiente de Coriolis, este es un factor corrección de la carga de velocidades de un flujo, varia de 1.03 hasta 1.36 para canales prismáticos aproximadamente rectos (alto para canales pequeños y bajo para corrientes grandes y profundidades considerables).

Coeficiente de Boussinesq.

La distribución no uniforme de velocidad también afecta el cálculo del momentum en flujo en canales abiertos.

El momentum de un fluido que pasa un través de una sección del canal por:

[pic 2]

Donde:

b = Coeficiente de Boussinesq

W = Peso unitario del agua

Q = Caudal

V = Velocidad media de la sección

g = Constante de la gravedad

El Coeficiente de momentum o de Boussinesq es un factor de corrección del momento de un fluido, varía desde 1.01 hasta 1.12 para canales prismáticos aproximadamente rectos.

1. Procedimiento

1. Localizar una sección transversal más adecuada, en un tramo recto de canal, donde no haya influencia de estructuras o transiciones.
2. Fijar el cordel de manera transversal al canal, fijándolo con una estaca a cada lado de este, o con clavos si es posible hincarlos. El hilo deberá quedar tenso y horizontal. La horizontal puede obtenerse midiendo una distancia desde el espejo del agua, hasta el cordel, la cual deberá ser constante en todo el ancho del canal.
3. Dividir el ancho del canal en tres o cuatro secciones, marcándolas con el lápiz de color sobre el cordel.
4. Dividir la profundidad del canal en dos o tres partes, según la profundidad, y establecer una referencia de distancia vertical, desde el cordel hasta el centro de cada una de las franjas obtenidas.
5. Con los pasos 3 y 4 se obtienen de 6 a 12 porciones  de sección transversal. Medir la velocidad en el centro de cada área elemental  con el molinete contando el número de vueltas que den los tazones del correntómetro respecto a su eje durante 30 segundos, con lo que se podrá obtener el número de revoluciones por segundo (N) para cada área.[pic 3][pic 4]
6. Medir las velocidades en el centro, a profundidades de 0.2y, 0.6y y 0.8y

3.5 Reporte

1. Obtener la velocidad para cada punto con la fórmula del molinete.

[pic 5]

Donde:

N: Numero de revoluciones por segundo

: Velocidad en el Área  En m/s.[pic 6][pic 7]

1. Con las velocidades calculadas, obtener los coeficientes de Coriolis α, de Boussinesq β, velocidad media y el área total.

La tabla se llena y calcula con las siguientes ecuaciones:

[pic 8][pic 9][pic 10]

[pic 11][pic 12][pic 13]

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