2a Práctica de Laboratorio Canal Hidrodinámico de Pendiente Variable Asignatura: Mecánica de fluidos Docente: Ing. Yorel Noriega
Integrantes: - Ramos Mamani, Jean Alexis Antony
Horario: Martes 10:00 a.m. – 12:00 12:00 p.m. Grupo 01
2017
I.
MARCO TEÓRICO Flujo laminar Es uno de los dos tipos principales de flujo en fluido. Se llama flujo laminar o corriente laminar, al movimiento de un fluido cuando éste es ordenado, estratificado, suave. En un flujo laminar el fluido se mueve en láminas paralelas sin entremezclarse y cada partícula de fluido sigue una trayectoria suave, llamada línea de corriente. En flujos laminares el mecanismo de transporte lateral es exclusivamente molecular. Se puede presentar en las duchas eléctricas vemos que tienen líneas paralelas
Flujo turbulento En mecánica de fluidos, se llama flujo turbulento o corriente turbulenta al movimiento de un fluido que se da en forma caótica, en que las partículas se mueven desordenadamente y las trayectorias de las partículas se encuentran formando pequeños remolinos periódicos, (no coordinados) como por ejemplo el agua en un canal de gran pendiente. Debido a esto, la trayectoria de una partícula se puede predecir hasta una cierta escala, a partir de la cual la trayectoria de la misma es impredecible, más precisamente caótica.
Flujo transición Es el flujo que existe entre 2 tipos de flujos diferente o cuando hay un cambio brusco de pendiente o cuando ocurre algún tipo de perturbación significativa entre 2 flujos definidos
Pendiente variable Tipos de tirantes (crítico, conjugados, normal, de presión) Crítico: Es el tirante que tiene el flujo exactamente antes de que se produzca una transformación en el flujo puede venir en cataratas, erosión, etc.
Conjugados En el caso de nuestro modelo hidráulico tratado los tirantes conjugados eran los tirantes justo después de la catarata y después del colchón hidráulico
Normal Es el tirante que tiene el fluido cuando es un flujo laminar sin alterar nada
II.
Descripción del laboratorio El laboratorio cuenta con un canal de pendiente variable y banco Hidráulico y demás utensilios es compartido por todos y se muestra un solo ensayo para ver los diferentes tipos de flujos
Tramos del canal Aquí mostraremos algunas imágenes de los tramos ya que se acomodan a las respectivas definiciones dadas anteriormente
Flujo laminar
Flujo transición
Colchón hidráulico
Flujo rasante
III.
HIPÓTESIS - El canal analizado en el laboratorio presenta diferentes flujos
IV.
CANAL DE PENDIENTE VARIABLE Este canal consta de 4,16 m de longitud, y por su complementación con el banco hidráulico y por ser pendiente variable se pueden realizar distintos ensayos: -
Estudio de flujo a través de canales abiertos, midiendo variables como la altura del agua y la velocidad en los distintos puntos de una sección transversal - Estudio del flujo uniforme, flujo gradualmente variado y comportamiento de los perfiles superficiales - Estudio y utilización de vertederos de pared delgada para la medida de caudales.
Accesorios -
Limnímetro
-
Línea de ingreso o de impulsión Tacos Hidraulicos
Banco Hidráulico
El banco hidráulico Armfield y sus accesorios han sido durante mucho tiempo el valor de referencia en los laboratorios de enseñanza de mecánica de fluidos. Esta completa gama de equipos trata todos los aspectos de la enseñanza de la hidráulica de una forma segura, visual y fácil de comprender, respaldada por materiales de enseñanza de primer nivel. Esta gama de equipos se ha ampliado y reforzado con una serie integrada de accesorios de enseñanza hidrostática, además de nuevos productos hidráulicos. De
esta forma, con esta atractiva gama de productos pueden cubrirse todas las materias curriculares. F1-10 BANCO HIDRÁULICO • • • • • •
•
•
Unidad de servicio de suelo móvil para aparato de mecánica de fluidos Base construida en plástico moldeado robusto y resistente a la corrosión Parte superior en plástico reforzado con vidrio Capacidad de sumidero de 250 litros Medición de flujo volumétrico mediante medidor con visión a distancia Depósito escalonado para medidas de flujo bajas y altas. Capacidades de 0-6 y 0-40 litros Canal abierto en la parte superior del banco con conexión de salida de liberación rápida La bomba con circulación centrífuga de cebado automático ofrece agua a una carga hidrostática de 21 m sin flujo, y un flujo máximo de 60 litros por minuto
V.
Preparación del ensayo A) Procedimiento 1. El ensayo consiste en conectar nuestro canal de pendiente variable al banco hidráulico 2. Luego utilizando los medidores hallar un tirante que podría llamarse tirante normal 1 3. Incorporamos 2 tacos hidráulicos al canal de 2 formas diferentes 4. Vemos como el tirante varia por esos 2 tacos y como aparecen diferentes flujos y hasta un colchón hidráulico 5. Identificamos los diferentes tirantes en los respectivos flujos y si es posible los medimos 6. Debemos tener en cuenta que el ensayo se realizó con un caudal constante y con una pendiente definida
B) Datos Progresiva
0%
0.50%
4.8
19
16
4.4
19
15
4
13.5
15
3.6
16
14
3.2
14
16
2.8
14
13
2.3
14
13.5
2
13.5
12.5
1.6
14
13
1.2
13.5
13.5
0.8
14
13
0.4
13
12.5
0.5
12.5
12
Gráfico perfil canal (tirante vs progresiva) A. CALCULO DEL CAUDAL:
Toma
t(s)
V
Q
1
5
3
0.60
2
10
5
0.50
3
15
7
0.47
4
20
9
0.45
5
25
11
0.44
6
30
13
0.43
7
35
15
0.43
Qprom
0.41
V (l) y Q (l/s) I. Para la Pendiente S=0%
Progresiva (m) 1+0 4+0
NOMENCLATURA Ancho de Fondo Caudal Tirante Rel. Tirante-Fondo Área Perimetro Talud Rel. Talud-Fondo
hi(mm) 20 0
hf(mm) 30.1 11.4
Y(mm) 10.1 11.4
ELEMENTOS VALOR UNIDADES GEOMÉTRICOS b m 0,0791 Q m3/s 0,00041 y m 0,01075 y/b 0,136 A 0,000850325 m^2 P 0,1006 m Z 3,52839E-05 m Z/b^8/3 0,030603585 -
Pendiente: 2,05 % Caudal (según aumento de volumen respecto a la diferencia de tiempo): 1,7 lt/s
Ancho del canal: 8 cm Longitud del canal: 4,16 m
VI.
Cálculos
pendiente
0% Tiempo 1 (seg) 0 8.9 20.85 30.09 40.32 51.50 1.03 74 85
Litros 0 5 10 15 20 25 30 35 40
0.5% Tiempo 2 (seg) 0 9.15 19.49 28.14 38.18 47.59 57.68 68.00 79.03
1% Tiempo 3 (seg) 0 9.85 19.37 29.08 38.92 49.04 58.88 68.84 79.29
Pendiente 0%
Pendiente 2% Progresiv a (m) Tirante (mm)
0.1 3 8.5
.5 2 10
.81 2 7.5
1 8. 5
1. 3 8. 5
1.6 2 9.5
1. 7 8
2 8. 5
2. 3 8. 1
2. 7 9
3 1 0
3.25 3 8
3. 3 9. 5
3. 6 9. 5
3. 9 9. 5
4. 2 10
4. 5 11
4. 8 9
VII. COCLUSIONES CONCLUSIONES:
En el experimento podemos denotar la interdependencia del tirante y otros elementos geométricos en base al caudal y la pendiente del canal. En esta práctica se idealiza un flujo uniforme porque permanecen constantes las características del flujo a lo largo del canal y con respecto al tiempo. Con esto se puede concluir que la línea de energía, la superficie libre de agua o línea piezométrica y la altura potencial tienden a tener la misma pendiente, son paralelas en todo el canal
El canal permite realizar diferentes ensayos en el flujo, mostrando claros resultados, gracias al diseño del mismo, además le permite tener gran compatibilidad con vastos accesorios. También podemos concluir que el canal hidráulico idealizado, es un buen instrumento que nos brinda datos importantes para poder realizar obras hidráulicas, como por ejemplo represas, canales de vías, etc.
BIBLIOGRAFIA:
Libro Máximo Villon - Hidráulica Canales
