Tipos De Flujo En Hidraulica

LABORATORIO # 1

IDENTIFICACIÓN DE LOS TIPOS DE FLUIDOS MÁS COMUNES

CUESTIONARIO

¿Qué pasa con el caudal a lo largo del canal?

¿Qué pasa con la velocidad de flujo a lo largo del canal?

¿Cambia la velocidad y el caudal al cambiar la pendiente?

Explique el cambio abrupto de profundidad que se presenta aguas debajo de la compuerta.

Mencione y explique brevemente los cambios que se producen al variar la pendiente del canal.

Con las velocidades y las medidas del canal calcule el número de Reynolds y Froude en cada sección y pendiente y defina el flujo e relación a sus resultados.

ANÁLISIS DE RESULTADOS

El caudal a lo largo del canal se mantiene constante, a pesar de las variaciones de profundidad y velocidad de flujo presentadas en este, debido a la presencia de la compuerta.

La velocidad de flujo a lo largo del canal varía. Esta es diferente antes de la compuerta y después de esta, donde tiene un cambio abrupto hasta llegar al resalto hidráulico donde después se regula.

La velocidad antes de la compuerta tubo un valor de 0.389 m/s, después del resalto hidráulico fue de 0.671 m/s. después de la compuerta no se pudo obtener una medición de la velocidad de flujo debido a la imprecisión debido a la rapidez de esta.

Debido al aumento de la pendiente, la velocidad en cada tramo del canal se incrementa. En este caso no se puede decir que cambie el caudal ya que este no tiene por qué variar, debido a que no se modifica nada en la bomba que lleva el fluido al canal, por el contrario el área de la sección transversal por la cual va el fluido cambia disminuyendo a medida que se aumenta la pendiente, con esto el caudal debería ser constante, las áreas en cada tramo deberían disminuir y la velocidad va a aumentar. Con este análisis se concluye que los caudales en las dos pruebas de laboratorio debieron ser iguales lo que no ocurrió debido a que el caudal con pendiente 0 y pendiente 2/1000 fueron 10,9 y 14,8 L/s respectivamente.

Q=VxA

El cambio abrupto de profundidad que se presenta aguas debajo de la compuerta, es debido a que en este punto la obstrucción que se le hace al fluido forja que haya un represamiento de este, lo produce que la columna de fluido ejerza mayor presión sobre la salida de compuerta que hace que el fluido salga a una mayor velocidad con tal de mantener un caudal o flujo volumétrico constante.

Los cambios que se dieron al variar la pendiente fueron: el aumento de la velocidad y la pequeña disminución del área trasversal de flujo en cada tramo del canal, el aumento de la distancia entre la compuerta y el resalto hidráulico.

Calculo de Reynolds, Froude y definición del flujo en cada sección del canal.

Reynolds

Flujo laminar Flujo de transición Flujo turbulento

Re<2000 2000<Re<4000 4000<Re

Froude

Fr=1⇒V=√(gL ) O V=√(gDh ) Flujo crítico

V<√(gL ) El flujo es subcrítico

V>√(gL ) El flujo es supercrítico

Cálculos del tipo de fluido con pendiente 0

Distancia (m) Altura (m) Altura promedio (m)

Flujo antes de la compuerta 0 0,17 0,1695

3,07 0,169

3,47 0,17

Flujo después dela compuerta 4,37 0,033 0,033

4,57 0,035

4,77 0,031

Flujo en el resalto hidráulico 5,65 0,054 0,071

5,71 0,064

5,75 0,077

5,77 0,089

Flujo después del resalto hidráulico 6,72 0,089 0,0865

8,25 0,084

Flujo en la caída al final del canal 9,81 0,067 0,054

10,07 0,041

Tabla 1. Datos de distancias y alturas del fluido en cada sección del canal con pendiente 0.

Flujo antes de la compuerta

Reynolds

Q=10,9 L/s

b=0,2 m

〖Vc〗_(23°)=1*〖10〗^6 m^2/s

y=0,1695 m

A=b*y=0,2m*0,1695m=0,0339m^2

V=0,389 m/s

Pm=(2*(y) )+b=(2*(0,1695m) )+0,2m=0,539m

Rh=A/Pm=(0,0339m^2)/(0,539m)=0,063m

Re=(V*Rh*4)/V_c

Re=(0,389 m/s*0,063m*4)/(1*〖10〗^(-6) m^2/s)=98028

El flujo antes de la compuerta es turbulento

Froude

Fr=vel/√(g*y)

gravedad (g)=9,81m^2/s

y=0,1695m

V=0,389 m/s

Fr=(0,389 m/s)/√(9,81m^2/s*0,1695m)=0,3

El flujo ates de la compuerta es subcrítico

Flujo después de la compuerta

Reynolds

Q=10,9 L/s=0,0109m^3/s

b=0,2 m

〖Vc〗_(23°)=1*〖10〗^6 m^2/s

y=0,033 m

A=b*y=0,2m*0,033m=0,0066m^2

V=Q/A=(0,0109m^3/s)/(0,0066m^2 )= 1,65m/s

Pm=(2*(y) )+b=(2*(0,033 m) )+0,2m=0,266m

Rh=A/Pm=(0,0066m^2)/(0,266m)=0,024m

Re=(V*Rh*4)/V_c

Re=(1,65m/s*0,024m*4)/(1*〖10〗^(-6) m^2/s)=158400

El flujo después de la compuerta es turbulento

Froude

Fr=vel/√(g*y)

gravedad (g)=9,81m^2/s

y=0,033m

V=1,65m/s

Fr=(1,65m/s)/√(9,81m^2/s*0,033m)=2,89

El flujo después de la compuerta es supercrítico

Flujo en el resalto hidráulico

Reynolds

Q=10,9 L/s=0,0109m^3/s

b=0,2 m

〖Vc〗_(23°)=1*〖10〗^6 m^2/s

y=0,071 m

A=b*y=0,2m*0,071m=0,0142m^2

V=Q/A=(0,0109m^3/s)/(0,0142m^2 )= 0,76m/s

Pm=(2*(y) )+b=(2*(0,071 m) )+0,2m=0,342m

Rh=A/Pm=(0,0142m^2)/(0,342m)=0,041m

Re=(V*Rh*4)/V_c

Re=(= 0,76m/s*0,041m*4)/(1*〖10〗^(-6) m^2/s)=124640

El flujo en el resalto hidráulico es turbulento

Froude

Fr=vel/√(g*y)

gravedad (g)=9,81m^2/s

y=0,071 m

V=0,76m/s

Fr=(0,76m/s)/√(9,81m^2/s*0,071

...