1 Tipos de Flujo

MECANICA DE FLUIDOS II

FLUJO EN CONDUCTOS ABIERTOS Y CERRADOS,

TIPOS DE FLUJO

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO E.P. ING. CIVIL

Docente: Ing. Nancy Zevallos Quispe

Mecnica de Fluidos

Ing. Nancy Zevallos Quispe

ECUACION DE CONTINUIDAD


La rapidez es mayor (menor) donde el tubo es ms angosto (ancho) y como la masa se conserva, la misma cantidad de fluido que entra por un lado del tubo es la que sale por el otro lado, en el mismo intervalo de tiempo.

La masa no puede ser creada ni destruida, slo se puede transformar.

CONSERVACION DE LA ENERGIA ECUACION DE BERNOULLI


RESTRICCIONES Se supone que no hay prdidas o adiciones de energa entre los dos puntos, por lo que la carga total permanece constante.

FLUJO EN CANALES Y TUBERIAS




Las principales diferencias entre canales y tuberas son las siguientes: En el canal el liquido tiene una

superficie libre que est en contacto con la atmsfera; en la tubera el lquido est confinado y sometido a una cierta presin (a veces esta presin es negativa).



En el canal el conducto puede ser abierto o cerrado; en la tubera el conducto es siempre cerrado.

En el canal el lquido escurre por gravedad; en la tubera el lquido escurre porque hay un gradiente de energa.


TUBERIAS En conductos cerrados que trabajan parcialmente llenos se consideran como CANALES debido a que el lquido est en contacto con la presin atmosfrica.


FLUJO EN TUBERIA FLUJO EN CANAL

FLUJO EN TUBERIAS


Las tuberas trabajando a presin, permiten conducir el agua, aun en contrapendiente. Para esto requieren cierta cantidad de energa por unidad de peso, proporcionada por una unidad de bombeo.


MATERIALES COMUNES Las instalaciones como las de agua potable, agua fra y caliente en interiores, etc. precisan de materiales muy resistentes al impacto y a la vibracin, entre los cuales se encuentran el P.V.C., hierro fundido y el Hierro galvanizado, entre otros.


TUBERIAS El flujo de agua a travs de tuberas puede realizarse por gravedad o bien por bombeo considerando en ambos casos que se trabaja a tubo lleno y cuya distribucin de presiones de lquido hacia las paredes del tubo se ejerce de manera uniforme:


TUBERIAS en especial los lquidos, se transportan en tuberas circulares. Esto es as porque las tuberas con una seccin transversal circular pueden resistir grandes diferencias de presin entre el interior y el exterior sin distorsin considerable.


DISTRIBUCIN DE VELOCIDADES La velocidad del fluido en una tubera cambia de cero en la superficie debido a la condicin de no-deslizamiento hasta un mximo en el centro de la tubera. En el flujo de fluidos, es conveniente trabajar con una velocidad promedio Vprom, que permanece constante en flujo incompresible cuando el rea de la seccin transversal de la tubera es constante.

CLASIFICACION DE FLUJOS




En la practica se presentan diversos tipos de flujos: FLUJO PERMANENTE Y NO PERMANENTE. Esta clasificacin obedece a la utilizacin del tiempo como criterio. En el primero, en una seccin de la conduccin permanecen contantes en el tiempo las variables hidrulicas del flujo (velocidad, densidad, presin, etc.) en el segundo los valores de estas variables cambian de un instante a otro.



FLUJO UNIFORME Y VARIADO. Esta clasificacin obedece a la utilizacin del espacio como un criterio. En el primero, la velocidad media permanece constante en cualquier seccin del canal, as como las variables hidrulicas del flujo (velocidad, densidad, presin, etc.) en el segundo los valores de estas variables cambian de un punto a otro de la conduccin.

FLUJO UNIFORME, SE CLASIFICA EN:


Tericamente un flujo uniforme puede ser permanente o no permanente. FLUJO UNIFORME PERMANENTE. El tirante no cambia con el tiempo, este flujo se trata en hidrulica de canales. FLUJO UNIFORME NO PERMANENTE: la superficie libre debera fluctuar de un instante a otro pero siempre permaneciendo paralela a la plantilla del canal, no ocurre en la practica.

FLUJO VARIADO SE CLASIFICA EN:


FLUJO GRADUALMENTE VARIADO Y RAPIDAMENTE VARIADO. En el flujo gradualmente variado, el tirante cambia en forma gradual a lo largo del canal. En el flujo rpidamente variado acontece lo contrario como es el caso de un resalto hidrulico.



FLUJO GRADUALMENTE VARIADO Y RAPIDAMENTE VARIADO.



FLUJO UNIDIMENSIONAL, BIDIMENSIONAL Y TRIDIMENSIONAL. Un campo de flujo se caracteriza de la mejor manera mediante la distribucin de velocidad y, por consiguiente, se dice que un flujo es unidimensional, bidimensional o tridimensional si la velocidad del flujo vara en una, dos o tres dimensiones, respectivamente.



FLUJO UNIDIMENSIONAL, BIDIMENSIONAL Y TRIDIMENSIONAL. Estrictamente hablando el flujo es siempre tridimensional. Sin embargo la variacin de la velocidad en ciertas direcciones puede ser pequea en relacin con la variacin en otras y se pueden ignorar con error despreciable. Por ejemplo al analizar el flujo en tuberas y canales es conveniente considerar el flujo unidimensional.



FLUJO UNIDIMENSIONAL, BIDIMENSIONAL Y TRIDIMENSIONAL. Sin embargo en algunos problemas en canales se debe considerar la segunda dimensin para describir el flujo, debiendo hacerse el estudio del flujo plano o bidimensional.



FLUJO LAMINAR Y TURBULENTO El comportamiento del flujo en un canal o tubera esta gobernado principalmente por los efectos de las fuerzas viscosas y de gravedad con relacin a las fuerza de inercia internas del flujo. La importancia de la fuerza viscosa se mide a travs del numero de Reynolds.



FLUJO LAMINAR Y TURBULENTO El movimiento intensamente ordenado de un fluido, caracterizado por capas No alteradas de ste se menciona como laminar. La palabra laminar proviene del movimiento de partculas juntas adyacentes del fluido, en lminas.



FLUJO LAMINAR Y TURBULENTO

El movimiento intensamente desordenado de un fluido, que es comn se presenta a velocidades altas y se caracteriza por fluctuaciones en la velocidad se llama turbulento.



FLUJO LAMINAR Y TURBULENTO Un flujo que se alterna entre laminar y turbulento se conoce como de transicin.



FLUJO LAMINAR Y TURBULENTO EXPERIMENTO DE REYNOLDS Considrese una tubera de vidrio por la que se hace pasar agua en movimiento permanente, uniforme y unidimensional. Si se inyecta un colorante se apreciar que, si la velocidad del escurrimiento es muy baja, el colorante sigue una trayectoria ordenada, rectilnea y paralela (flujo laminar). Ejem. Flujo en el subsuelo




EXPERIMENTO DE REYNOLDS



FLUJO LAMINAR Y TURBULENTO EXPERIMENTO DE REYNOLDS Si se incrementa la velocidad del flujo se tendr cierto desorden del flujo laminar (flujo transitorio)



FLUJO LAMINAR Y TURBULENTO EXPERIMENTO DE REYNOLDS Si la velocidad del agua, en cambio, tiene valores ordinarios, se observara que el colorante se mezcla por efecto de las trayectorias desordenadas y errticas, (flujo turbulento). En la practica se tiene el flujo en tuberas y canales con velocidades ordinarias.



FLUJO LAMINAR Y TURBULENTO EXPERIMENTO DE REYNOLDS Experimentando con tuberas de diferentes dimetros y con agua a diferentes temperaturas, Reynolds pudo establecer un parmetro adimensional, que relaciona las fuerzas de inercia y viscosas, para determinar si el movimiento del fluido es laminar o turbulento.



FLUJO LAMINAR Y TURBULENTO EXPERIMENTO DE REYNOLDS (tubera) Donde: V = velocidad media del escurrimiento D = dimetro de la tubera v = viscosidad cinemtica

CLASIFICACION DE FLUJOS FLUJO LAMINAR Y TURBULENTO

NUMERO DE REYNOLDS (tubera)


CLASIFICACION DE FLUJOS FLUJO LAMINAR Y TURBULENTO

NUMERO DE REYNOLDS (canal)

Re = V. RH/ v Donde: V = velocidad media del escurrimiento, (m/seg) RH = Radio hidrulico, (m) v = viscosidad cinemtica, (m/seg2) NOTA: PARA UN TUBO SE TIENE D= 4 RH

Fuente: Gilberto Sotelo vila

CLASIFICACION DE FLUJOS RADIO HIDRAULICO RH. Es un parmetro importante en el dimensionado de canales, tubos y otros componentes de las obras hidrulicas.

RH = A/P Donde: RH = Radio hidrulico, (m) A= rea hidrulica (m2) P = permetro mojado (m)

RADIO HIDRAULICO RH. rea hidrulica de un conducto es el rea de escurrimiento en una seccin transversal. Se debe distinguir por lo tanto, S, seccin de un conducto (total), y A, rea hidrulica (seccin de flujo). El permetro mojado es la lnea que limita al rea hidrulica junto a las paredes y al fondo del conducto. No abarca, por lo tanto la superficie libre del agua.

RADIO HIDRAULICO RH.

Radio hidrulico

Radio hidrulico

MECANICA DE FLUIDOS IIMecnica de FluidosECUACION DE CONTINUIDADCONSERVACION DE LA ENERGIAECUACION DE BERNOULLIFLUJO EN CANALES Y TUBERIASFLUJO EN CANALES Y TUBERIASFLUJO EN CANALES Y TUBERIASNmero de diapositiva 8Nmero de diapositiva 9FLUJO EN TUBERIASNmero de diapositiva 11Nmero de diapositiva 12Nmero de diapositiva 13Nmero de diapositiva 14CLASIFICACION DE FLUJOSCLASIFICACION DE FLUJOSCLASIFICACION DE FLUJOSFLUJO UNIFORME, SE CLASIFICA EN:FLUJO VARIADO SE CLASIFICA EN:CLASIFICACION DE FLUJOSCLASIFICACION DE FLUJOSCLASIFICACION DE FLUJOSCLASIFICACION DE FLUJOSCLASIFICACION DE FLUJOSCLASIFICACION DE FLUJOSCLASIFICACION DE FLUJOSCLASIFICACION DE FLUJOSCLASIFICACION DE FLUJOSCLASIFICACION DE FLUJOSCLASIFICACION DE FLUJOSCLASIFICACION DE FLUJOSCLASIFICACION DE FLUJOSCLASIFICACION DE FLUJOSCLASIFICACION DE FLUJOSCLASIFICACION DE FLUJOSCLASIFICACION DE FLUJOSCLASIFICACION DE FLUJOSCLASIFICACION DE FLUJOSCLASIFICACION DE FLUJOSRADIO HIDRAULICO RH. RADIO HIDRAULICO RH. Radio hidrulicoRadio hidrulico

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