Similitud Hidraulica

Índice

Introducción……………………………………………………………………………2

Objetivo…………………………………………………………………………………3

Similitud hidráulica……………………………………………………………………4

Importancia del método experimental en hidráulica………………………………4

Identificación de los fenómenos de acuerdo a la preponderancia que a las fuerzas las producen……………………………………………………………………………5

Similitud geométrica, dinámica, cinemática………………………………………...6

Ecuación general de Bertrand……………………………………………………….8

Leyes del Froude, Reynolds y Euler………………………………………………...9

Laboratorio de hidráulica y los modelos hidráulicos…………………………….13

Cinemática de líquidos……………………………………………………………….13

Campos de la velocidad……………………………………………………………...14

Definición de los flujos, permanente y no permanente, uniforme y variado, unidimensional, bidimensional y tridimensional…………………………………..15

Línea de corriente, trayectoria y vena liquida………………………………………18

Gasto o caudal de una vena liquida………………………………………………....18

Conclucio………………………………………………………………………………..19

Bibliografías……………………………………………………………………………...20

Introducción

Muchos fenómenos que ocurren en la naturaleza y dentro del campo de la hidráulica son tan complejos que no es fácil tratarlos únicamente con métodos matemático es conveniente recurrir al empleo de técnicas experimentales, como herramienta en la obtención de soluciones prácticas aplicadas a problemas de ingeniería y obras hidráulicas en general.

En hidráulica el termino modelo corresponde a un sistema que simula un objeto real llamado “prototipo”, mediante la entrada de cierta información se procesa y se obtiene información para emplearse en el diseño y operación de obras de ingeniería civil. Un modelo físico a escala reducida en una representación de un objeto real o prototipo, y cumple ciertas condiciones matemáticas definidas.

El uso de modelos físicos a escala reducida, llamados simplemente modelos hidráulicos, obliga a que estos deben satisfacer las leyes de similitud geométrica, cinemática y dinámica, que en conjunto relacionan magnitudes físicas homologas definidas entre ambos sistemas.

Cuando se va a realizar una comparación con respecto a la similitud geométrica se define puntos homólogos sobre los cuales se determina magnitudes tales como velocidad, presión, etc.; de igual manera se definen lados superficiales y volúmenes homólogos. La similitud geométrica implica una relación constante para cualquier longitud (L), esta relación es denominada “escala de líneas de longitud”.

Cuando la comparación del prototipo y el modelo son con relación a un movimiento, se establecen entonces similitudes cinemáticas; esta se cumple cuando la forma de los patrones de flujo es iguales en cualquier tiempo es decir, hay similitud en el movimiento de los sistemas. Es por esto que la relación de velocidades entre estos puntos debe ser constante y es denominada “escala de velocidades”. Es un requisito que se cumple con la similitud geométrica para que se satisfagan la similitud cinemática.

En el movimiento de un fluido en el modelo y en el prototipo, para que sea similar en forma completa, no es suficiente con que con que se cumplan con las similitudes geométricas y cinemáticas, es necesario tomar en consideración la acción de fuerzas sobre las partículas de un fluido, tales como fricción, tensión superficial, gravedad, peso, fuerzas de inercia, etc. Lo anterior implica que la relación de fuerzas homologas también debe ser constante, estableciéndose así la “escala dinámica de fuerzas”.

La ingeniería hidráulica siempre se ha basado en la experimentación. Un estudio de la historia de la hidráulica (Rouce e Ince, 1963) indica que se han alterado periodos de investigación experimental de análisis.

Durante el siglo XX, la ingeniería hidráulica se vio beneficiada, en gran medida, por los desarrollos de las teorías de capa límite y turbulencia en el campo de la mecánica de fluidos. Antes de estos desarrollos y de la llegada de la computadora digital de alta velocidad, muchos de los problemas en el campo de la hidráulica solo se podían resolver con el estudio de los modelos. En la actualidad el enfoque dual de estudio teórico y de modelos están a disposición de los ingenieros.

El empleo de modelos en el ambiente del laboratorio, para la solución de problemas de la ingeniería hidráulica, requiere un entendimiento claro y preciso de los principios de similitud.

En los años recientes, los proyectos de recursos de agua y trabajos de ingeniería hidráulica, se ha desarrollado rápidamente a traves del mundo.

El conocimiento de la hidráulica de canales abiertos es esencial para el diseño de muchas estructuras hidráulicas lo que ha permitido avanzar a gran escala.

Objetivo:

El alumno será capaz de aplicar los principios fundamentales de la hidráulica y desarrollar los modelos de flujo a superficie libre que incluyan la resistencia por fricción, así como aquellos aspectos del flujo local de importancia en el diseño de canales.

Similitud hidráulica.

La similitud es el estudio del pronóstico de las condiciones de un prototipo a partir de observaciones realizadas con modelos. La similitud es el fundamento de la modelación física.

La Hidráulica tiene la gran ventaja de poder representar físicamente, a escala, la mayor parte de sus modelos. Para lo cual se ha desarrollado una disciplina específica que es la Teoría de Modelos, la que consiste básicamente en aceptar el principio de similitud, llamado también de semejanza.

El principio de similitud consiste en aceptar que las conclusiones obtenidas del análisis de un fenómeno son aplicables a otro fenómeno. Por ejemplo, del estudio del comportamiento de vertederos que ocurre en un modelo se pueden obtener conclusiones aplicables a vertederos que existen en la naturaleza. Cuando esto es cierto se

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