Propiedades

Propiedades Hidráulicas del suelo.

Flujos Laminar y Turbulento.

Los problemas relativos al flujo de líquidos en general, pueden dividirse en dos grupos principales: los que se refieren a flujo laminar y aquellos que tratan con flujo turbulento.
Un flujo se define como laminar cuando las líneas de flujo permanecen sin juntarse entre si en toda su longitud, excepción hecha del efectomicroscópico de mezcla molecular. El flujo turbulento ocurre cuando la condición anterior no se cumple. Una línea de flujo se define como la línea ideal que en cada punto tiene la dirección del flujo en el instante de que se trate.
Se sabe que a velocidades bajas un flujo ocurre en forma laminar, mientras que al aumentar aquellas se llega a un limite en que se transforma en turbulento. Reynoldsprobo que existe una cierta velocidad en cada liquido debajo de la cual, por un cierto diámetro de conducción y a una temperatura dada, el flujo siempre es laminar.
La velocidad critica del agua puede expresarse de la sig. manera:

vc = ____________36_____________ 1_
1 + 0.0337 T + 0.00022 T2 D

Donde :
vc = velocidad critica, en cm/seg.
T = temperatura del agua,en °C.
D = Diámetro de la conducción, en cm.

Así la velocidad critica resulta ser inversamente proporcional al diámetro de la conducción por la que ocurre el flujo.
Si una masa de agua fluye con la misma velocidad en cada punto (flujo uniforme) no habrá perdidas de energía, pero esta condición nunca existe en conductos, debido a la resistencia que generan las fronteras, lo cual produce unadistribución de velocidades. En caso de flujo turbulento, por otra parte, existe una perdida continua de energía debido a las velocidades diferentes de las partículas adyacentes de liquido aun cuando la masa fluya a velocidad constante.
Estrictamente hablando, el flujo turbulento es de por sí, no establecido y no uniforme, ya que existen en él movimientos del conjunto de fluidos. La velocidadmedia en un conducto en régimen laminar o turbulento es función de la perdida de carga hidráulica por unidad de longitud (gradiente hidráulico i). En el flujo turbulento la velocidad es aproximadamente proporcional a / i y mas exactamente a i 4/7 . En el flujo laminar la velocidad resulta ser proporcional a i , simplemente.

Ley de Darcy y coeficiente de permeabilidad

El flujo deagua a través de medios porosos, de gran interés en la Mecánica de Suelos, esta gobernado por una ley descubierta experimentalmente por Henri Darcy en 1856. Este investigo las características del flujo del agua a través de filtros, formados precisamente por materiales térreos, lo cual es particularmente afortunado para la aplicación de los resultados de la investigación de la Mecánica deSuelos. Para las velocidades suficientemente pequeñas, el gasto queda expresado por:

Q = ___dV___ = kAi (cm3 /seg)
dt
A es el área total de la sección transversal del filtro e i el gradiente hidráulico del flujo, medido con la expresión:

i = h1 – h2
L

En cualquier punto del flujo de altura piezométrica h es la carga de la elevación z del punto, mas la cargade presión en dicho punto. La diferencia h1 – h2 representa la perdida que se transforma en calor. Hablando con mayor precisión debería escribirse:

h = z + dp
rw

Donde :

rw = función de presión, entre un valor po y p.
z = altura

La ecuación de continuidad de gasto establece que:

Q = Av
Siendo A el área delconducto y v la velocidad del flujo. Llevando esta expresión a la que se deduce que:
En el intervalo en que la ley de Darcy es aplicable, la velocidad del flujo es directamente proporcional al gradiente hidráulico, esto indica que, dentro del campo de la aplicabilidad, el flujo en el suelo es laminar. Darcy construyó filtros de arenas finas generalmente, de lo cual se deduce que ya en...