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3 ClaseLima, Abril 2015-Estructura y propiedades del agua -Principios de la dinmica de fluidos. Fuerzas sobre los fluidos. Fluidos esttica / dinmica. Flujo laminar y turbulento. -Apertura de Canales Hidralicos: mediciones del caudal utilizando estructuras de control. -Distribucin de velocidad en canales abiertos.Estructura y propiedades del agua

Fuerzas sobre los fluidos. 1. Presin Un slido al entrar en contacto con otro ejerce una fuerza en su superficie tratando de penetrarlo. El efecto deformador de esa fuerza o la capacidad de penetracin depende de la intensidad de la fuerza y del rea de contacto. La presin es la magnitud que mide esa capacidad. Su unidad en el Sistema Internacional es el Pascal(Pa=1 N / m2).Equivalenciaskp/cm2 = 98 000 Pa1 atm = 760 mm Hg1 atm = 101300 Pa.1 atm = 1013 mbP= F/SPrincipios de la dinmica de fluidos.

La unidad de densidad en el S.I. es el kg/m3.1 g/cm3 = 1000 kg/m3

3. Presin hidrostticaLa presin hidrosttica en un punto del interior de un liquido es directamente proporcional a la densidad del fluido, d, a la profundidad, h, y a la gravedad del lugar, g.Los fluidos (lquidos y gases) ejercen tambin una presin, P = dgh, sobre cualquier cuerpo sumergido en ellos. La presin ser tanto mayor cuanto ms denso sea el fluido y mayor la profundidad. Todos los puntos situados a la misma profundidad tienen la misma presin.P = d.g.h,10Unidades de Presin

Fluidos esttica / dinmica. 1. Hidrosttica. Principio de Pascal. Principio de Arqumedes.Conceptos bsicos de hidrodinmica:La unidad en el SI es el Newton por metro cuadrado, que recibe el nombre de Pascal:1Pa =1N/m2 Principio de Pascal: Toda presin aplicada en un punto del uido se trasmite a todos los puntos del uido.Ejemplo, prensa hidrulica o elevador hidrulico.

Principio de Arqumedes: Todo cuerpo parcial o totalmente sumergido en un uido, experimenta un empuje ascensional igual al peso del uido desplazado.

Flujo laminar y turbulento

Flujo LaminarSe llamaflujo laminarocorriente laminar, al movimiento de un fluido cuando ste es ordenado, estratificado, suave. En un flujo laminar el fluido se mueve en laminasparalelas sin entremezclarse y cada partcula de fluido sigue una trayectoria suave, llamadalnea de corriente. Flujo TurbulentoEn mecnica de fluidos, se llama flujo turbulento al movimiento de un fluido que se da en forma catica, en que las partculas se mueven desordenadamente y las trayectorias de las partculas se encuentran formando pequeos remolinos aperidicos,(no coordinados) como por ejemplo el agua en un canal de gran pendiente. Dinmica de fluidos

Principios de la dinmica de fluidos. Principios fundamentales de la dinmica de fluidos:

2. ECUACION DE BERNOULLI

ProblemaDemostrar que para un fluido en reposo se obtiene la ecuacin hidrosttica integrada.

P P0 = gh

Solucin:

Apertura de Canales Hidrulicos:

Mediciones del caudal utilizando estructuras de control. METODOS PARA MEDIR CAUDALES. Los mtodos para medir caudales pueden clasificares en dos grandes categoras: mtodos directos y mtodos indirectos. En estas dos categoras los ms utilizados son: Mtodos directos: Mtodo rea velocidad Dilucin con trazadoresMtodos indirectos: Estructuras hidrulicas. Mtodo rea pendiente.Los mtodos indirectos ms utilizados son las estructuras hidrulicasEstructuras hidrulicas: El principio de funcionamiento de todas las estructuras hidrulicas es establecer una seccin de control, donde a partir de la profundidad se pueda estimar el caudal. Las estructuras hidrulicas mas comunes para este tipo de medidas son vertederos, canaletas y compuertas.

1. Velocidad y Seccin.Es uno de los mtodos ms utilizados; para determinar el caudal se requiere medir el rea de la seccin transversal del flujo de agua y la velocidad media, se aplica la siguiente frmula:Q = A x V (1) Donde:Q = Caudal del agua (l / s) o ( m3/ s.)A = rea de la seccin transversal (m2)V = Velocidad media del agua (m/s)La dificultad principal es determinar la velocidad media porque vara en los diferentes puntos de la seccin hidrulica.Mtodos de MedicinLos mtodos de aforo ms utilizados son:1. Velocidad y seccin2. Estructuras Hidrulicas3. Mtodo volumtrico4. Mtodo qumico5. Calibracin de compuertas2. Estructuras hidrulicas.Para la medicin de caudales tambin se utilizan algunas estructuras especialmente construidas, llamadas medidores o aforadores, cuyos diseos se basan en los principios hidrulicos de orificios, vertederos y secciones crticas.

Orificios.La ecuacin general del orificio esDonde:Q = Caudal (m3/s)C = Coeficiente.A = rea (m2)G = Gravedad (m/s2)h = Tirante de agua (m)

Vertederos:

Pueden ser de cresta ancha o delgada y pueden trabajar en flujo de descarga libre, sumergida o ahogada. La ecuacin general de los vertederos es:

donde:Q = Caudal (m3/s)K, N = Coeficiente;L = Longitud de cresta (m)H = Tirante de agua (m)Seccin Crtica:

Es el paso del agua de una seccin ancha hacia una ms estrecha, que provoca un cambio del rgimen, donde es posible establecer la relacin tirante - gasto.La ecuacin general utilizada es:

DondeQ = Caudal (m3/s)K, N = Coeficientesb = Ancho de garganta (m)H = Tirante (m)

Distribucin de velocidad en canales abiertos.

DISTRIBUCION DE VELOCIDADES EN DISTINTAS SECCIONES DE CANALES