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- 2. I UNIDAD MS. ING. HERBERT ÑAURIMA ORTEGA PRESENTADO POR: ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL UNIVERSIDAD NACIONAL INTERCULTURAL DE LA SELVA CENTRAL “JUAN SANTOS ATAHUALPA” SESION 10 SEMANA 10 MECANICA DE FLUIDOS II
- 4. Los canales son conductos abiertos o cerragravedad y sin ninguna presión, pues la superficie libre del líquido está en contacto con dos en los cuales el agua circula debido a la acción de la la atmósfera; esto quiere decir que el agua fluye impulsada por la presión atmosférica y de su propio peso. HIDRÁULICA DE CANALES: Comprende la teoría y los procedimientos para el diseño de conducciones que transportan flujo a superficie libre.
- 7. CLASIFICACIÓN DE LOS CANALES De acuerdoconsu origen CANALESNATURALES quebradas lagos y lagunas ríos pequeños grandes arroyos irregular forma muy variable acequias canales de riego canales de navegación aforadores canales de centrales hidroeléctricas alcantarillado pluvial canales de desborde Conducciones para abastecimiento de agua potable Vertederos de excedencias CANALESARTIFICIALES cunetas Un canal construido con una sección transversal invariable y una pendiente de fondo constante se conoce como canal prismático.
- 8. canales de riego canales de navegación canales de centrales hidroeléctricas cunetas Canal de Navarra El Canal de la Florida Central hidroeléctrica La Florida Central de Panamá Central de Venecia
- 9. alcantarillado pluvial Vertederos de excedencias aforadores Conducciones para abastecimiento de agua potable acequias
- 10. CANALESARTIFICIALES (SECCIONESTRANSVERSALES) - canales de tierra - canales revestidos - Acueductos de madera, canales excavados en roca - Para canales revestidos. - Canales de tierra pequeños - Cunetas revestidas en las carreteras - Canales revestidos - Canales naturales - Canales viejos de tierra.
- 12. NO SE DESAROLLAN FENÒMENOS DE EROSIÒN Y SEDIMENTACIÒN. RÌGIDOS O PRISMÀTICOS, CANALES REVESTIDOS RUGOSIDAD Y GEOMETRÌA CTE EN EL TIEMPO. PENDIENTE LONGITUDINAL DEL FONDO CTE EN UNA LONGITUD DE CANAL APRECIABLE. 1 GRADO DE LIBERTAD. ( PROFUNDIDAD DE LA LAMINA DE AGUA) SECCIONES TRANSVERSALES IRREGULARES. CANALES CANALES DE TIERRA VARIABILIDAD EN LA RUGOSIDAD. PRESENCIA DE FENÒMENOS DE EROSIÒN Y SEDIMENTACIÒN. 4 GRADOS DE LIBERTAD. (PROFUNDIDAD, ANCHO DEL CANAL, PENDIENTE LONGITUDINAL DEL FONDO Y FORMA EN PLANTA)
- 13. CLASIFICACIÒNDELFLUJOEN CANALES TIEMPO ESPACIO VISCOSIDAD PERMANENTE NO PERMANENTE LAMINAR TURBULENTO UNIFORME NO UNIFORME RAPIDAMENTE VARIADO GRADUALMETE VARIADO EFECTO DE LA GRAVEDAD número de Froude
- 14. UNIFORMEY PERMANENTE H CTE. ESPACIO TIEMPO NO UNIFORMEY PERMANENTE H CTE. TIEMPO DISTANCIA NO PERMANENTE
- 15. PERIMETRO MOJADO (Pm) Es el perímetro de la superficie de la sección transversal, de un conducto por donde circula un líquido, que está en contacto con dicho líquido. El perímetro mojado es el contorno de la sección que está en contacto con el agua. El perímetro mojado se puede definir matemáticamente como: P = 0 ∞ 𝑙𝑖 Donde: li Es la longitud de cada superficie en contacto con el cuerpo acuoso.
- 16. RADIO HIDRAULICO (Rh) El radio hidráulico es el cociente entre el área de la sección mojada y el perímetro mojado. La fórmula del radio hidráulico es: Rh = 𝐴ℎ 𝑃𝑚 Donde: Rh = Radio hidráulico, expresado en m. Ah = Área hidráulica, expresado en m2. P = Perímetro mojado, expresado en m.
- 19. El valor del número de Reynolds depende de la densidad, la viscosidad, la velocidaddelfluidoy de las dimensiones delrecorrido de la corriente. Sirve para determinar el comportamiento de un fluido, es decir, para determinar si el flujo de un fluido es laminar o turbulento. Cantidad numérica adimensional (Re) que establece la relación entre las fuerzas inerciales que se determinan mediante la segunda ley de Newton y son responsables de la aceleración máxima del fluido y las fuerzas viscosas que se oponenal movimientodelfluido. El número de Reynolds se aplica a cualquier tipo de flujo de fluidos como por ejemplo: flujo en conductos circulares o no circulares, en canales abiertos, y el flujo alrededor de cuerpos sumergidos.
- 20. Cuando las fuerzas viscosas, que se oponen al movimiento del fluido, son las que dominan y el fluido se mueve con velocidad suficientemente pequeña y en trayectoria rectilínea. Se comporta como si fuera infinitas capas que se deslizan unas sobre las otras, de forma ordenada, sin mezclarse. En conductos circulares el flujo laminar tiene un perfil de velocidad parabólico, con valores máximos en el centro del conducto y valores mínimos en las capas cercanas a la superficie del conducto. El valor del número de Reynolds en flujo laminar es Re<2000. Es muy inestable y presenta transferencias de cantidad de movimiento entre las partículas del fluido. Cuando las fuerzas inerciales son dominantes y el fluido se desplaza con cambios fluctuantes de velocidad y trayectorias irregulares. Cuando el fluido circula en un conducto circular, con flujo turbulento, las capas de fluido se intersectan entre sí formando remolinos y su movimiento tiende a ser caótico. El valor del número de Reynolds para un flujo turbulento en un conducto circular es Re > 4000.
- 21. La transición entre el flujo laminar y el flujo turbulento ocurre para valores del número de Reynolds comprendidos entre 2000 y 4000.
- 23. El efecto de la viscosidad en relación con la inercia puede representarse mediante el número de Reynolds, si se usa como longitud característica el radio hidráulico,el número de Reynoldses: Los valores límitesson
- 24. Se ha demostrado que el régimen de flujo puede cambiar de laminar a turbulento con valores entre 500 y 12500cuando se ha trabajado con: el radiohidráulicocomo longitudcaracterística, porlo que algunosaceptanlos siguientes límites:
- 25. Si se usa como longitud característica un valor de cuatro veces el radio hidráulico, y se aceptan los siguientes límites: El régimen de flujo en canales es usualmente turbulento. El número de Reynolds es un parámetro adimensionalcuyo valor es idéntico independientemente del sistema de unidades, siempre y cuando las unidades utilizadas sean consistentes.
- 26. R= radio de la esfera 𝑭𝑹 = 𝟔𝝅𝑹𝑽𝒏 El número de Reynolds de una esfera con velocidad𝑽 sumergidaen un fluido es: Re<1 cuando el flujo es laminar y Re >1 cuando el flujoes turbulento. 𝒏 = 𝒗𝒊𝒔𝒄𝒐𝒔𝒊𝒅𝒂𝒅 𝒅𝒆𝒍 𝒇𝒍𝒖𝒊𝒅𝒐 𝑹𝒆 = 𝝆𝑽 𝑹 𝒏 También se puede calcular el número de Reynolds de un fluido que rodea a un objeto. Por ejemplo, una esfera sumergida en un fluido desplazándose con velocidad V. La esfera experimenta una fuerza de arrastreFR definidapor la ecuación de Stokes.
- 27. 𝑞′ = 5,6142 86400 𝑓𝑡3 𝑠 𝑞′ = 6,50 ∗ 10−5 𝑓𝑡3 𝑠 𝑒 = 62,428 𝑙𝑏 𝑓𝑡3 ∗ 𝑦𝐿 𝑑′ = 1 12 𝑓𝑡 ∗ 𝑑 𝜇′ = 0,00067197𝜇 𝑙𝑏 𝑓𝑡 − 𝑠 𝑁𝑅𝑒 = 4 6,50 ∗ 10−5 ∗ 62,428 ∗ 𝑦𝐿 𝜋 1 12 ∗ 0,00067197 ∗ 𝜇 𝑵𝑹𝒆 = 𝟗𝟐, 𝟑 𝒒 ∗ 𝒚𝑳 𝒅 ∗ 𝝁 𝑁𝑅𝑒 = 4𝑞′𝑒 𝜋𝑑′𝜇′ 𝑵𝑹𝒆 =1,174 Cuándo se habla de un fluido dentro de una tubería y el fluido sea líquido Calcular el 𝑁𝑅 en una tubería de 3.937 in; por donde fluye un aceite de densidad relativa de 0.9 y con una viscosidad de 46 cp; si el gasto de 2.560 barriles/día. ¿Qué tipo de flujo tendremos en una tubería? Entonces se tiene un flujo laminar 𝑵𝑹𝒆 = 𝟗𝟐, 𝟑 𝟐. 𝟓𝟔𝟎 ∗ 𝟎, 𝟗 𝟑. 𝟗𝟑𝟕 ∗ 𝟒𝟔
- 28. 𝑁𝑅𝑒 = 2,7044 ∗ 4 ∗ 0,02825 𝜋 1 86400 ∗ 𝑦𝑔 1 12 𝑑 ∗ 0,00067197𝜇𝑔 𝑵𝑹𝒆 = 𝟎, 𝟐𝟎𝟏𝟎𝟓𝟔 𝒒𝒈 ∗ 𝒚𝒈 𝒅𝒊 ∗ 𝝁𝒈 𝑑𝑖 = 23 8 − 2(0,1345) 𝑑𝑖 = 2,606𝑖𝑛 Calculamos el diámetro interior 𝑁𝑅𝑒 = 2,7044 ∗ 4 ∗ 0,02825 𝜋 𝑞𝑔′∗𝑦𝑔 𝑑′ ∗ 𝜇′ 𝑞𝑔′ = 1 86400 𝑓𝑡3 𝑠 𝑑′ = 1 12 𝑓𝑡 ∗ 𝑑 𝑵𝑹𝒆 = 𝟎. 𝟐𝟎𝟏𝟎𝟓𝟔 𝟕, 𝟎𝟎𝟎, 𝟎𝟎𝟎 ∗ 𝟎. 𝟔𝟓 𝟐. 𝟔𝟎𝟔 ∗ 𝟎. 𝟎𝟎𝟎𝟏𝟎𝟗 𝑵𝑹𝒆 = 𝟑𝟐, 𝟐𝟎𝟓, 𝟑𝟏𝟑. 𝟎𝟕 Ecuación de 𝑁𝑅 para un flujo de gas Calcular el 𝑁𝑅 de un gas que fluye en una tubería de producción con 23 8 in de diámetro exterior y un espesor de 0.1345 in, si se sabe que la densidad relativa 0.65 y una viscosidad de 0.00109 cp; si se sabe que se tiene una producción diaria de 7MMpcd sin estrangulador. ¿Qué tipo de flujo tenemos? 𝜇′ = 0,00067197𝜇𝑔 Entonces se tiene un flujo turbulento
- 29. Se utiliza para simular el movimiento de organismos que se desplazan en superficies líquidas como por ejemplo: las bacterias suspendidas en el agua que nadan a través del fluido y producen agitación aleatoria. En prácticas en el flujo de tuberías y en canales de circulación de líquidos, flujos confinados, en particular en medios porosos. El número de Reynolds se aplica en las pruebas del túnel de viento para estudiar las propiedades aerodinámicas de varias superficies, especialmente en el caso de vuelos de aviones. El diseño de reactores químicos requiere utilizar el número de Reynolds para escoger el modelo de flujo atendiendo a las pérdidas de carga, al consumo de energía y al área de transmisión de calor.
- 31. I UNIDAD MS. ING. HERBERT ÑAURIMA ORTEGA PRESENTADO POR: ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL UNIVERSIDAD NACIONAL INTERCULTURAL DE LA SELVA CENTRAL “JUAN SANTOS ATAHUALPA” MECANICA DE FLUIDOS II FIN DE LA SESION 10 GRACIAS