Hidráulica Básica. “HIDRODINÁMICA”

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL.

INGENIERÍA CIVIL.

Hidráulica Básica.

“HIDRODINÁMICA”.

(Trabajo final)

José Mauricio Cano farrera.

4o. Semestre grupo “15.”

Catedrático: María Elena Becerril Cabrera.

Distrito Federal, México, jueves 8 de Julio de 2015.

PRÁCTICA3.

Visualización de flujos, comprobación de la ecuación de continuidad y del teorema de Bernoulli.

OBJETIVO.

Que el alumno conozca los diferentes tipos de flujos, sus características principales, sus diferencias y que aprecie los fenómenos hidráulicos que se presentan en cada uno de ellos.

EQUIPO UTILIZADO.

• Mesa de experimento de Reynolds.
• 1 depósito de acrílico.
• 1 tubería de vidrio con diámetro de 0.015 m.
• Cronómetro.
• Canal hidrodinámico
• Perfiles para canal hidrodinámico.

CONSIDERACIONES TEÓRICAS.

Teorema de flujos.

La dinámica de los fluidos utiliza los mismos principios que el de la conservación de la energía, descritos por el físico suizo Daniel Bernoulli, en la cual se da una ecuación para este estudio, el cual lleva su nombre.

De acuerdo a las características, los flujos se pueden clasificar en:

De acuerdo al tiempo:

• Permanentes: sus características no cambian al transcurrir el tiempo.
• No permanentes: cambian al trascender el tiempo.

De acuerdo al espacio:

• Uniformes: sus características no cambian de acuerdo al espacio.
• No uniforme: sus características cambian con respecto al espacio.

De acuerdo a las direcciones o dimensiones:

• Unidimensional: simplifica su análisis en una sola dirección.
• Bidimensional: su análisis se hace en dos direcciones.
• Tridimensional: se analiza en tres dimensiones.

De acuerdo al parámetro adimensional o número de Reynolds:

• Laminar: número de Reynolds menor a 2000.
• Transición: número de Reynolds mayor que 2000 y menor que 4000.
• Turbulento: número de Reynolds mayor que 4000.

De acuerdo al giro de partículas:

• Rotacional: las partículas giran sobre sí mismas al desplazarse.
• Irrotacional: las partículas no giran sobre sí mismos.

De acuerdo al flujo:

• Crítico: combinación de fuerzas inerciales y gravitacionales que lo hacen inestable, éste es un estado intermedio y cambiante entre los otros dos tipos.
• Supercrítico: mayor influencia de fuerzas inerciales que gravitacionales. Presenta velocidades y pendientes altas a profundidades pequeñas.
• Subcrítico: mayor influencia de fuerzas gravitacionales que inerciales, tiene velocidades y pendientes bajas a mayor profundidad.

Desarrollo del teorema de flujos.

Se utiliza birita de acrílico para simular las corrientes de agua. Se utilizaron aforadores de tamaños escalonados pequeños y móviles.

Se observó al sumergir los aforadores, los flujos y el comportamiento de las partículas dependiendo del aforador utilizado.

Número y experimento de Reynolds.

Un flujo laminar es aquel fluido que se desplaza en capas o láminas que deslizan unas sobre otras, existiendo intercambio molecular. Cualquier inestabilidad o turbulencia, es contrarrestada por las fuerzas cortantes que se oponen al movimiento relativo de capas de fluidos adyacentes entre sí. A diferencia de un flujo turbulento, el movimiento de partículas es muy errático y tiene un intercambio transversal de partículas muy intenso.

El número de Reynolds permite diferenciar la naturaleza de un flujo, la importancia de la tendencia de éste y la posición relativa dentro de una longitud determinada.

Dos escurrimientos son dinámicamente semejantes si:

• Ambos sistemas son geométricamente semejantes.
• Las familias de líneas de corriente son geométricamente semejante o las presiones en puntos, forman una relación constante.

Al cambiar las unidades, en un grupo de ecuaciones y determinar las condiciones para hacerlas idénticas, Reynolds encontró un parámetro adimensional que debía ser igual en ambos casos.

ÞDv/u

Donde:

V= velocidad característica

D= diámetro de la tubería.

Þ= densidad del fluido

U= viscosidad del fluido

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