Flujo uniforme

Acelerado

Retardado
(“remanso”)
Uniforme

FLUJO
PERMANENTE
O
ESTACIONARIO

Gradualmente
Variado

No uniforme o variado
O

Bruscamente variado

El flujo uniforme es aquel en que todas las selecciones del canal tienen exactamente iguales características hidráulicas, esto es factible solo en canales prismáticos de sección constante, ya que si hay cambios geométricos de unasección a otra es imposible que todas las secciones tengan la misma área hidráulica. Una consecuencia de esta condición es que, en un canal con régimen uniforme, las trazas de la plantilla y de la superficie del agua con un plano vertical alojado en la dirección del flujo son líneas paralelas, lo que sucede también con la línea de la energía debido a que la velocidad media del agua en el canales constante.
El flujo no uniforme o variado es aquel en que las condiciones hidráulicas son diferentes de una sección a otra, y se subdivide en dos tipos: gradualmente variado y bruscamente variado.
Si la sección y la pendiente de la pantalla del canal son constantes, se puede formar un flujo gradualmente variado, que se caracteriza por que sus tirantes cambian en forma continua a lo largo delescurrimiento.


Figura 1.4
Por otra parte, en algunas alteraciones bruscas de sección, de pendiente o simplemente cuando existe contacto entre dos masas de agua diferentes, se presenta el flujo bruscamente variado que es un fenómeno local, del que el salto hidráulico es un caso típico. (Figura 1.4.d).
Elflujo gradualmente variado puede ser acelerado o retardado. El primero se presenta cuando los tirantes en la dirección del escurrimiento van disminuyendo (figura 1.4.b) y el segundo, llamado también remanso existe cuando el fenómeno contrario. Un caso muy típico de remanso es el que se presenta aguas de un vertedor o cualquier obstrucción semejante, como se muestra en la figura 1.4.c.
La segunda leyde newton señala que los elementos anteriores están ligados por la expresión.
F=m d Vdt
O
Fdt=m d V

Al termino se le llama impulsó y al segundo cantidad de movimiento. La ley del impulso expresada por la ecuación anterior indica que ambos términos deben ser iguales cuando se refieren a una partícula en movimiento.
Si se considera ahora un escurrimiento permanente con gasto Q y se escogendos secciones, 1 y 2, de dicho escurrimiento, la masa que fluye por cualquiera de ellas en un tiempo Δt, es:
m= γQg ∆t´
Y si ΔV es la diferencia de las velocidades medias de ambas secciones, la segunda ley de newton puede escribirse:
F= γQg ∆V
O bien, separadamente:
i=12Fi= γQg V2- V1

Es importante observar que el carácter vectorial de esta expresión exige que ambos miembros tengan lamisma dirección y sentido. Cuando i=12Fi, V1 y V2 sean vectores paralelos, pueden manejarse como escalares, cuidando únicamente que el signo sea el mismo n los dos miembros.

DISTRIBUCIÓN DE VELOCIDADES EN LA SECCIÓN DE UN CANAL. FLUJOS LAMINAR Y TURBULENTO

La distribución de velocidades, en un escurrimiento cualquiera, está relacionada íntimamente al hecho de que la viscosidad de laspartículas fluidas sea o no preponderante en el fenómeno.
La acción viscosa, tanto entre las mismas partículas fluidas como entre estas y las paredes del conducto, se manifiesta con números de Reynolds pequeños. Para calcular el número de Reynolds en canales, se acostumbra utilizar como longitud característica el radio hidráulico `R de la sección, por lo que Re=VR/v (v es la viscosidad cinemática,para agua en condiciones normales: v=0.01 cm2 /s).
Cuando Re es pequeño se presenta el llamado régimen laminar que se caracteriza por que el liquido fluye en capas paralelas cuyas velocidades son sensiblemente diferentes entre sí y aumenta a medida que los puntos se encuentran más alejados de las paredes.
Al aumentar la velocidad del fluido y, por consiguiente Re , llega un momento en que...