DETERMINACION DEL ESTADO Y RÉGIMEN DE FLUJO DE UN CANAL
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KAREN ARRAUTT SALCEDO ANDREINA HERRERA LOZANO DANIELA LOPEZ BERTEL JORGE MONTERROZA VILLEGAS
ING. MARCOS DE LEON
UNIVERSIDAD DE SUCRE FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL
15 DE OCTUBRE DE 2014 SINCELEJO SUCRE
DATOS RECOGIDOS EN EL LABORATORIO Q(l/min)
h(mm)
Y0(mm)
31,62
5 7 9 11 10 12 14 16 16 18 21 24 21 23 25 30
163,7 104,1 69,5 54,6 164,3 129,9 108,5 77,9 129,3 118,3 81,1 67,2 164,3 140 111 86,7
52,75
66,87
95
Y1(mm)
4,6 5,6 8,2 9,6 6,9 8,8 10,3 12 14,3 15,1 20,4 25,2 13,9 15 18 20,7 75 mm 29ºC = 0,82*10-6 m2/s
B T
MEMORIA Y RESUMEN DE CALCULOS 3 Q= 31,62 l/mi n = 5,27*10 -4 m /s
Para h=5mm h=5mm
SEGÚN EL NÚMERO DE REYNOLDS
Dónde: V= velocidad media del flujo (m/s) RH = Radio hidráulico (m) µ = Viscosidad cinemática (m2/s)
Y0 = 0,1637m
V= (Q/A)
R H
Flujo de transición transición
Y1= 0,0046m
0,82*10- m /s
V= (Q/A)
R H
0,82*10- m /s
Flujo turbulento
SEGÚN SEGÚN EL NÚ NÚMERO MERO DE FRO UDE
√
√
Dónde:
V= velocidad media del flujo (m/s) g = aceleración de la gravedad (m/s2 ) D= Y= profundidad hidráulica (m)
Y0 = 0,1637m
√ Flu jo s ub cr ític o
Y1= 0,0046m
√
Flu jo s up erc rític o
CL A SIFICACIÓN SIFICACIÓN Y 0 0 (m)
0,1637
Y 1 1 (m)
0,0046
Flujo subcrítico transicional Flujo supercrítico turbulento
De igual manera se determina la clasificación para todos los valores de Y.
3 Q= 5,27*10 -4 m /s
h=5 h= 7 h=9 h=11
Y0= 0,1637 Y1= 0,0046 Y0=0,1041 Y1=0,0056 Y0=0,0695 Y1=0,0082 Y0= 0,0546 Y1= 0,0096
3 Q= 8,79*10 -4 m /s
h=10 h= 12 h=14 h=16
Y0= 0,1643 Y1= 0,0069 Y0=0,1299 Y1=0,0088 Y0=0,1085 Y1=0,0103 Y0= 0,0779 Y1= 0,012
Re
F
1604,63 7630,16 2268,36 7455,72 3003,19 7031,54 3489,05 6822,54
0,034 7,188 0,067 5,353 0,122 3,021 0,176 2,385
Re
F
2655,97 12071,52 3201,76 11576,15 3671,06 11212,88 4644,5 10827,79
0,056 6,528 0,08 4,532 0,105 3,58 0,172 2,846
C l as i f i c ac i ón d el f l u j o
Subcrítico transicional Supercrítico turbulento Subcrítico turbulento Supercrítico turbulento Subcrítico turbulento Supercrítico turbulento Subcrítico turbulento Supercrítico turbulento
C l as i f i c ac i ón d el f l u j o
Subcrítico turbulento Supercrítico turbulento Subcrítico turbulento Supercrítico turbulento Subcrítico turbulento Supercrítico turbulento Subcrítico turbulento Supercrítico turbulento
3 Q= 1,11*10 -3 m /s
h=16 h= 18 h=20 h=22
Y0= 0,1293 Y1= 0,0143 Y0=0,1183 Y1=0,0151 Y0=0,0811 Y1=0,0204 Y0= 0,0672 Y1= 0,0252
3 Q= 1,58*10 -3 m /s
h=21 h= 23 h=25 h=27
Y0= 0,1643 Y1= 0,0139 Y0=0,14 Y1=0,015 Y0=0,111 Y1=0,018 Y0= 0,0867 Y1= 0,0207
Re
F
4057,73 13066,2021 4244,22 12867,48 5706,82 11689,62 6464,46 10794,72
0,102 2,763 0,116 2,55 0,204 1,621 0,271 1,181
Re
F
4774,11 18743,47 5427,69 18350,75 6487,64 17358,82 7756,96 16553,51
0,100 4,104 0,128 3,661 0,182 2,785 0,263 2,258
C l as i f i c ac i ón d el f l u j o
Subcrítico turbulento Supercrítico turbulento Subcrítico turbulento Supercrítico turbulento Subcrítico turbulento Supercrítico turbulento Subcrítico turbulento Supercrítico turbulento
C l as i f i c ac i ón d el f l u j o
Subcrítico turbulento Supercrítico turbulento Subcrítico turbulento Supercrítico turbulento Subcrítico turbulento Supercrítico turbulento Subcrítico turbulento Supercrítico turbulento
ANALISIS DE RESULTADOS De acuerdo a los resultados se puede inferir que a medida que aumenta el caudal en el canal, aumentan los Reynolds aguas arriba de la compuerta como aguas abajo, lo que quiere decir que aumenta la velocidad, al aumentar el gradiente de velocidad se incrementa la fricción entre partículas vecinas al fluido, y estas adquieren una energía de rotación apreciable, la viscosidad pierde su efecto, y debido a la rotación las partículas cambian de trayectoria. Al pasar de unas trayectorias trayectorias a otras, las partículas partículas chocan entre sí y cambian de rumbo dando lugar a un flujo turbulento. Cabe resaltar que el el número de Reynolds es un parámetro fundamental para determinar las pérdidas por fricción que se generan en conductos a presión, así como también para modelar el comportamiento del flujo. Todos los flujos aguas arriba, fueron clasificados como subcríticos lo que corresponde a un flujo tranquilo y significa que cuentan con una velocidad relativa baja y la profundidad es relativamente grande lo que quiere decir que prevalece la energía potencial. Por otro lado lado después de la compuerta se encontraron números de Froude mayores a 1, lo que clasifica el flujo en supercrítico o rápido, es decir tiene una velocidad relativamente alta y poca profundidad, por tanto prevalece la energía cinética.
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CONCLUSIONES
El número de Reynolds y de Froude ayudan a comprender el comportamiento de un fluido en un canal, específicamente el estado y régimen de determinado flujo. El flujo en canales canales abiertos abiertos puede clasificarse en los siguientes cuatro tipo de regímenes: laminar-subcrítico, turbulento-subcrítico, laminarsupercrítico y turbulento-supercrítico. Los números empleados para realizar dicha clasificación son el número de Reynolds y el número de Froude, el número de Reynolds clasifica el flujo f lujo en laminar o turbulento y el Número de Froude se utiliza para caracterizar el flujo en subcrítico o supercrítico. El número de Reynolds Reynolds ilustra matemáticamente la la importancia que tienen las fuerzas viscosas en la generación del flujo. Un número de Reynolds grande indica una preponderancia marcada de las fuerzas de inercia sobre las fuerzas viscosas (flujo turbulento), condiciones bajo las cuales la viscosidad tiene escasa importancia. Por el contrario, si el número de Reynolds presenta un valor muy bajo, entonces las fuerzas viscosas son las que rigen el desempeño del flujo (flujo laminar). El estado del flujo en canales canales abierto está gobernado gobernado por los efectos de la viscosidad y la gravedad relativa a las fuerzas de inercia del flujo. El efecto de la gravedad se representa por una relación de las fuerzas de inercia a las fuerzas de gravedad. Esta relación se define por el número de Froude.
BIBLIOGRAFÍA
“MECANICA DE LOS FLUIDOS E HIDRAULICA” Ranald Giles, Cheng Liu. Serie Shaum. “WIKIPEDIA” La enciclopedia libre.
http://mecanicafluidos7mo.blogspot.com/2008/04/flujo-en-canalesabiertos.html
ANEXOS REGISTRO FOTOGRÁFICO
