Flujo Libre
Páginas: 88 (21973 palabras)
Publicado: 12 de agosto de 2012
FLUJO LIBRE
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FLUJO LIBRE El flujo libre se presenta cuando los líquidos fluyen por la acción de la gravedad y solo están parcialmente envueltos por un contorno sólido. El conducto por el cual circula agua con flujo libre se llama canal, el que puede ser cerrado o abierto. Las características generales del flujo libre son: Presenta una superficie del líquido en contacto con la atmósfera,llamada superficie libre. La superficie libre coincide con la línea piezométrica. Cuando el fluido es agua a temperatura ambiente, el régimen de flujo es usualmente turbulento. LAT CAT = Z + Y + V2/2g V 2 / 2g Superficie libre del agua CP = Z + y LP H y Solera del canal z Plano de Referencia
Piezómetro
y Canal
Figura 1.0. Energía hidráulica en flujo libre.
1. Tipos de flujo El flujo sepuede clasificar teniendo como parámetros el tiempo y el espacio. 1.1 Flujo uniforme Los parámetros hidráulicos del flujo (velocidad, profundidad) permanecen constantes a lo largo del conducto.
V x
0
y x
0
Q x
0
El flujo de líquidos en canales de sección constante y gran longitud se considera uniforme.
Figura 1.1. Flujo uniforme en un canal de laboratorio. Chow, V. T. 1982. M. E. Guevara A.
FLUJO LIBRE
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1.2 Flujo variado Los parámetros hidráulicos del flujo varían a lo largo del conducto.
V x
0
y x
0
Por ejemplo, controles en los canales como compuertas, presas, cambios de pendiente, hacen que el flujo sea variado.
Figura 1.2. Flujo variado. Chow, V. T. 1982. 1.3 Flujo permanente Los parámetros hidráulicos del flujo permanecenconstantes en el tiempo o sea que la velocidad de las partículas que ocupan un punto dado es la misma para cada instante.
V t 0 y t 0 Q t 0
La mayoría de los problemas prácticos implica condición permanente del flujo, como por ejemplo el transporte de líquidos bajo condiciones constantes de altura de carga. 1.4 Flujo no permanente Los parámetros hidráulicos del flujo varían en el tiempo.
V t 0 y t 01.5 Flujo permanente uniforme Los parámetros hidráulicos del flujo permanecen constantes en el espacio y el tiempo. Es el tipo fundamental de flujo considerado en la hidráulica de canales abiertos. 1.6 Flujo no permanente uniforme Los parámetros hidráulicos del flujo permanecen constantes en el espacio pero no en el tiempo. El establecimiento de flujo no permanente y uniforme requiere que lasuperficie del agua fluctúe de tiempo en tiempo mientras permanece paralela al fondo del canal. Es prácticamente imposible encontrar este tipo de flujo en la naturaleza, debido a que los cambios en el tiempo tendrían que ocurrir a lo largo de la conducción pero a su vez permanecer constantes la profundidad y la velocidad del flujo.
M. E. Guevara A.
FLUJO LIBRE
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Figura 1.3. Flujouniforme no permanente o flujo raro. En la práctica no existe. Chow, V. T. 1982.
1.7 Flujo permanente variado Los parámetros hidráulicos del flujo varían en el espacio pero no en el tiempo. Este tipo de flujo puede subdividirse en gradualmente variado o rápidamente variado. - Flujo gradualmente variado. Los cambios en la velocidad del flujo son graduales en la dirección principal del flujo comocuando existen contracciones o expansiones suaves en las conducciones. También es el caso de las curvas de remanso en los embalses o perfiles de flujo generados por compuertas, caídas rectas, etc. Este tipo de flujo se subdivide a su vez en gradualmente variado retardado o acelerado, según que la velocidad disminuya o aumente en el sentido del flujo. - Flujo rápidamente variado. Los cambios en lascaracterísticas del flujo son abruptos a lo largo de la conducción. Este tipo de flujo se subdivide a su vez en rápidamente variado retardado o acelerado, según que la velocidad disminuya o aumente en el sentido del flujo. El salto hidráulico es un ejemplo de flujo rápidamente variado retardado.
Figura 1.4. Flujo variado. Chow, V. T. 1982. R.V.F = rapid varied flow = FRV = flujo rápidamente...
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FLUJO LIBRE El flujo libre se presenta cuando los líquidos fluyen por la acción de la gravedad y solo están parcialmente envueltos por un contorno sólido. El conducto por el cual circula agua con flujo libre se llama canal, el que puede ser cerrado o abierto. Las características generales del flujo libre son: Presenta una superficie del líquido en contacto con la atmósfera,llamada superficie libre. La superficie libre coincide con la línea piezométrica. Cuando el fluido es agua a temperatura ambiente, el régimen de flujo es usualmente turbulento. LAT CAT = Z + Y + V2/2g V 2 / 2g Superficie libre del agua CP = Z + y LP H y Solera del canal z Plano de Referencia
Piezómetro
y Canal
Figura 1.0. Energía hidráulica en flujo libre.
1. Tipos de flujo El flujo sepuede clasificar teniendo como parámetros el tiempo y el espacio. 1.1 Flujo uniforme Los parámetros hidráulicos del flujo (velocidad, profundidad) permanecen constantes a lo largo del conducto.
V x
0
y x
0
Q x
0
El flujo de líquidos en canales de sección constante y gran longitud se considera uniforme.
Figura 1.1. Flujo uniforme en un canal de laboratorio. Chow, V. T. 1982. M. E. Guevara A.
FLUJO LIBRE
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1.2 Flujo variado Los parámetros hidráulicos del flujo varían a lo largo del conducto.
V x
0
y x
0
Por ejemplo, controles en los canales como compuertas, presas, cambios de pendiente, hacen que el flujo sea variado.
Figura 1.2. Flujo variado. Chow, V. T. 1982. 1.3 Flujo permanente Los parámetros hidráulicos del flujo permanecenconstantes en el tiempo o sea que la velocidad de las partículas que ocupan un punto dado es la misma para cada instante.
V t 0 y t 0 Q t 0
La mayoría de los problemas prácticos implica condición permanente del flujo, como por ejemplo el transporte de líquidos bajo condiciones constantes de altura de carga. 1.4 Flujo no permanente Los parámetros hidráulicos del flujo varían en el tiempo.
V t 0 y t 01.5 Flujo permanente uniforme Los parámetros hidráulicos del flujo permanecen constantes en el espacio y el tiempo. Es el tipo fundamental de flujo considerado en la hidráulica de canales abiertos. 1.6 Flujo no permanente uniforme Los parámetros hidráulicos del flujo permanecen constantes en el espacio pero no en el tiempo. El establecimiento de flujo no permanente y uniforme requiere que lasuperficie del agua fluctúe de tiempo en tiempo mientras permanece paralela al fondo del canal. Es prácticamente imposible encontrar este tipo de flujo en la naturaleza, debido a que los cambios en el tiempo tendrían que ocurrir a lo largo de la conducción pero a su vez permanecer constantes la profundidad y la velocidad del flujo.
M. E. Guevara A.
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Figura 1.3. Flujouniforme no permanente o flujo raro. En la práctica no existe. Chow, V. T. 1982.
1.7 Flujo permanente variado Los parámetros hidráulicos del flujo varían en el espacio pero no en el tiempo. Este tipo de flujo puede subdividirse en gradualmente variado o rápidamente variado. - Flujo gradualmente variado. Los cambios en la velocidad del flujo son graduales en la dirección principal del flujo comocuando existen contracciones o expansiones suaves en las conducciones. También es el caso de las curvas de remanso en los embalses o perfiles de flujo generados por compuertas, caídas rectas, etc. Este tipo de flujo se subdivide a su vez en gradualmente variado retardado o acelerado, según que la velocidad disminuya o aumente en el sentido del flujo. - Flujo rápidamente variado. Los cambios en lascaracterísticas del flujo son abruptos a lo largo de la conducción. Este tipo de flujo se subdivide a su vez en rápidamente variado retardado o acelerado, según que la velocidad disminuya o aumente en el sentido del flujo. El salto hidráulico es un ejemplo de flujo rápidamente variado retardado.
Figura 1.4. Flujo variado. Chow, V. T. 1982. R.V.F = rapid varied flow = FRV = flujo rápidamente...
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