El flujo uniforme rara vez ocurre en la naturaleza, debido a que los canales naturales son no prismáticos e irregulares

INTRODUCCIÓN

El flujo uniforme rara vez ocurre en la naturaleza, debido a que los canales naturales son no prismáticos e irregulares. Aún en canales prismáticos, la ocurrencia de flujo uniforme es relativamente poco frecuente, debido a la existencia de controles hidráulicos, tales como cambios de pendiente, umbrales, vertederos, compuertas, etc., los cuales imponen una relación profundidad descarga distinta de la apropiada para flujos uniformes. No obstante lo anterior, el flujo uniforme es una condición de importancia básica para el tratamiento de los problemas de diseño de canales. Por ejemplo, si se proyecta instalar ciertos controles en un canal de riego, es necesario comparar su relación caudal-profundidad con la del flujo uniforme, y el carácter del flujo en el canal dependerá de la forma que resulte de dicha comparación. En un canal con determinadas pendiente y rugosidad, que conducirá cierto caudal, la condición del flujo uniforme es el criterio que gobierna el área de la sección transversal mínima requerida, o aun cuando exista otro criterio que determine las dimensiones de la sección, éstas no podrán ser menores que dicha sección mínima. De otro lado, las fuerzas que actúan sobre un líquido, moviéndose en un canal, son las de tensión superficial, de gravedad, fuerzas de resistencia o de fricción, desarrolladas éstas principalmente en las fronteras sólidas y en la superficie libre, las fuerzas de inercia, debidas a la naturaleza casi siempre turbulenta del flujo, la presión normal a las paredes y al fondo del canal y a las secciones transversales del volumen de control, y, ocasionalmente, las fuerzas debidas al movimiento de sedimentos. La interacción de estas fuerzas da lugar a la complejidad del flujo a superficie libre, y únicamente, a base de simplificaciones y generalizaciones, es posible el entendimiento y análisis de la mecánica del movimiento. Para que un flujo uniforme se presente se requiere que, además de que el canal tenga una sección transversal, una rugosidad y una pendiente constantes, exista un equilibrio entre la componente del peso del líquido, en el sentido del flujo, y la fuerza de resistencia al movimiento.

TIPOS DE FLUJO

1. OBJETIVOS

• Observar, medir y reconocer los tipos de flujos
• Comprobar la existencia de tipos de flujos en un tramo del canal de pendiente S0 = 0

1. PRINCIPIOS TEORICOS

FLUIDO: Se denomina fluido a un tipo de medio continuo formado por alguna sustancia entre cuyas moléculas sólo hay una fuerza de atracción débil. La propiedad definitoria es que los fluidos pueden cambiar de forma sin que aparezcan en su seno fuerzas restituidas tendentes a recuperar la forma "original“.

FLUJO: es el estudio del movimiento de un fluido, involucrando las leyes del movimiento de la física, las propiedades del fluido y características del medio ambiente y conducto por el cual fluyen.

CLASIFICACION DE FLUJOS:

En la clasificación de los diferentes tipos de flujos, se deben satisfacer las siguientes condiciones.

∙ Cumplir con la ecuación de continuidad

∙ Flujo unidimensional

∙ Considerar al flujo como incompresible

Para hacer la clasificación se considera la variación de la profundidad respecto al espacio o respecto al tiempo.

1. FLUJO UNIFORME. El flujo uniforme (figura 3), es aquel que tomando como criterio el espacio, las características hidráulicas no cambian entre dos secciones separadas una distancia “X”, es decir: (dv/dx) = 0

[pic 1]

1. FLUJO NO UNIFORME. Es aquel en el cual las características hidráulicas cambian entre dos secciones, es decir: (dv/dx) ≠ 0

[pic 2]

1. FLUJO PERMANENTE. Es aquel en el que tomando como criterio el tiempo, las características hidráulicas permanecen constantes (figura 5), es decir: (dv/dt) = 0

[pic 3]

1. FLUJO NO PERMANENTE. Flujo en el cual las características hidráulicas cambian en el tiempo (figura 6), es decir: (dv/dt) ≠ 0

[pic 4]

1. FLUJO RÁPIDAMENTE VARIADO. Flujo en el cual las características hidráulicas cambian rápidamente, en un espacio relativamente corto

[pic 5]

1. FLUJO GRADUALMENTE VARIADO. Flujo en el cual las características hidráulicas cambian de manera gradual con la longitud

[pic 6]

1. MATERIALES, HERRAMIENTAS Y EQUIPOS

• MATERIALES:

• Agua

• HERRAMIENTAS:

• Regla metálica
• Flexometro
• linnimetro

1. PROCEDIMIENTO

• Colocar el canal a una pendiente longitudinal S0 = 0%.
• Dejar que el flujo se estabilice en el canal.
• Medir Tirantes - las cotas superiores y cotas inferiores cada 4 cm de distancia a lo largo del modelo.
• Tomar secciones entre los diferentes puntos medidos y clasificar cada uno de los flujos que se presenten.
• Realizar el perfil longitudinal del modelo especificado los diferentes flujos.
• Observar los diferentes tipos de flujos.

1. DATOS

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