Clasificacion DE LOS Fluidos (Jordi Jara) PDF

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CLASIFICACION DE LOS FLUIDOS ...

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“Año de la lucha contra la corrupción e impunidad”

UNIVERSIDAD NACIONAL “HERMILIO VALDIZAN”

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA Escuela Académico Profesional de Ingeniería Civil

Tema “CLASIFICACION DE LOS FLUIDOS”

CURSO

: Mecánica de Fluidos II

DOCENTE

: Ing. Ever Osorio Flores

ALUMNO

: Espinoza Perez David

DEDICATORIA A mis padres que me han dado la existencia; y en ella la capacidad por superarme y desear lo mejor en cada paso por este camino difícil y arduo de la vida. Gracias por ser como son, porque su presencia y persona han ayudado a construir y forjar la persona que ahora soy.

A mis maestros y amigos; que en el andar por la vida nos hemos ido encontrando; porque cada uno de ustedes ha motivado mis sueños y esperanzas en consolidar un mundo más humano y con justicia. Gracias a todos los que han recorrido conmigo este camino, porque me han enseñado a ser más humano.

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AGRADECIMIENTO Agradezco primeramente a Dios quien nos da la vida y es creador del universo y nos dota de conocimiento.

En segundo lugar, agradezco a mis padres por apoyarme incondicionalmente en mi vida estudiantil, y porque sin ellos no tendría valor para seguir adelante, también a todos mis maestros porque ellos son los que nos brindan todos los conocimientos que adquirimos hoy en día.

Estoy seguro que las metas que yo he planteado en mi vida darán frutos en un futuro y es por eso que debo sacrificarme cada día en mis estudios para cumplirlas.

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INDICE Contenido 1. INTRODUCCION........................................................................................................................5 2. OBJETIVOS................................................................................................................................6 2.1. OBJETIVOS GENERALES......................................................................................................6 2.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS....................................................................................................6 3. MARCO TEORICO......................................................................................................................7 3.1. TIPOS DE CLASIFICACION DE LOS FLUIDOS........................................................................7 3.1.1. CONSIDERANDO VARIACIONES TEMPORALES............................................................7 3.1.2. CONSIDERANDO VARIACIONES ESPACIALES...............................................................7 3.1.3. VARIACION ROTACIONAL............................................................................................8 3.1.4. NATURALEZA DEL FLUIDO...........................................................................................8 3.1.5. Movimiento de las partículas.....................................................................................8 3.1.6. DIMENSION PREVALECIENTE......................................................................................9 3.2. ETAPA EXPERIMENTAL Y PROCEDIMIENTO DE CALCULOS..................................................9 4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES..................................................................................19 4.1. CONCLUSIONES...............................................................................................................19 4.2. RECOMENDACIONES.......................................................................................................20 5. BIBLIOGRAFIA.........................................................................................................................20 6. PANEL FOTOGRAFICO.............................................................................................................20

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1. INTRODUCCION Existen diferentes de parámetros por medio de los cuales podemos clasificar a los diversos tipos de comportamientos de los fluidos especialmente de los líquidos que podemos apreciar en la vida cotidiana. Por lo tanto, es muy importante este capítulo para que el ingeniero civil pueda entender los diversos comportamientos de los líquidos y así pueda enfrentar cualquier tipo de situación. Existen diversas consideraciones para clasificar a los fluidos de las cuales estudiaremos las siguientes:      

Considerando las variaciones temporales. Considerando variaciones espaciales. Variación rotacional. Naturaleza del fluido. Movimiento de las partículas. Dimensión prevaleciente.

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2. OBJETIVOS 2.1. OBJETIVOS GENERALES  Poder entender el comportamiento de los líquidos por medio de una o más de las clasificaciones estudiadas en este capítulo.

2.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS  Realización de la prueba en laboratorio mediante el perfil creager para determinar los distintos tipos fluidos.

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3. MARCO TEORICO 3.1. TIPOS DE CLASIFICACION DE LOS FLUIDOS 3.1.1. CONSIDERANDO VARIACIONES TEMPORALES  FLUJO PERMANENTE Se dice que un flujo es permanente cuando, en una sección del canal permanecen constantes con respecto al tiempo las características hidráulicas del flujo (caudal, velocidad media, tirante, etc.).  FLUJO NO PERMANENTE Se dice que un flujo es no permanente cuando en una sección del canal no permanecen constantes con respecto al tiempo las características hidráulicas del flujo (velocidad media, caudal, tirante, etc.).

3.1.2. CONSIDERANDO VARIACIONES ESPACIALES  FLUJO UNIFORME Un flujo permanente es uniforme cuando a lo largo del canal permanecen constantes las características hidráulicas del flujo.  FLUJO NO UNIFORME (VARIADO) Un flujo permanente es variado cuando a lo largo del canal no permanecen constantes las características hidráulicas del flujo.

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3.1.3. VARIACION ROTACIONAL  FLUJO ROTACIONAL Es aquel en el que el campo rot V adquiere en algunos de sus puntos valores distintos de cero, para cualquier instante.

 FLUJO IRROTACIONAL Al contrario del flujo rotacional, este tipo de flujo se caracteriza porque dentro de un campo de flujo el vector rot V es igual a cero para cualquier punto e instante.

3.1.4. NATURALEZA DEL FLUIDO  FLUJO COMPRESIBLE Es aquel en los cuales los cambios de densidad de un punto a otro no son despreciables.  FLUJO INCOMPRESIBLE Es aquel en los cuales los cambios de densidad de un punto a otro son despreciables, mientras se examinan puntos dentro del campo de flujo. 3.1.5. Movimiento de las partículas  FLUJO LAMINAR El flujo laminar tiene lugar si predominan las fuerzas viscosas sobre las de inercia. Se presenta muy raramente, cuando la velocidad del agua es extremadamente pequeña. El número de Reynolds referido al radio hidráulico resulta menor de 500.  FLUJO TURBULENTO Tiene lugar si predominan las fuerzas de inercia sobre las viscosas. El valor de Reynolds a partir del cual el flujo es decididamente turbulento no tiene un valor definido, pero si se toma como referencia el valor de

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4000 que rige para tuberías el valor correspondiente en canales resulta 1000.  FLUJO TRANSICIONAL Como consecuencia de flujo laminar y turbulento, el flujo transicional tiene lugar con valores de Reynolds comprendidos entre 500 y 1000.

3.1.6. DIMENSION PREVALECIENTE  FLUJO UNIDIMENSIONAL Es aquel en el que el vector velocidad solo depende de una variable espacial, es decir que se desprecian los cambios de velocidad transversal a la dirección principal del escurrimiento.  FLUJO BIDIMENSIONAL Es un flujo en el que el vector velocidad depende de dos variables espaciales.  FLUJO TRIDIMENSIONAL El vector velocidad depende de tres coordenadas espaciales, es el caso más general en que las componentes de la velocidad en tres direcciones mutuamente perpendiculares son función de las coordenadas espaciales X, Y, Z y del tiempo t.

3.2. ETAPA EXPERIMENTAL Y PROCEDIMIENTO DE CALCULOS Se realizaron cinco ensayos con un caudal diferente cada uno de los cuales analizaremos tres de ellos donde el caudal es máximo, intermedio y mínimo.

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CONSIDERANDO VARIACIONES TEMPORALES

Considerando la clasificacion por variaciones temporales, los cinco ensayos realizados fueron permanentes porque sus caracteristicas hidraulicas no variaron respecto al tiempo.

CONSIDERANDO VARIACIONES ESPACIALES

Considerando la clasificacion por variaciones espaciales, los ensayos fueron uniforme y no uniforme por tramos. 

En el primer tramo fue permanente uniforme



En el segundo tramo fue variado



El flujo variado presenta tres etapas, las cuales son gradualmente variado (F.G.V), rápidamente variado (F.R.V) y finalmente gradualmente variado (F.G.V).

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CONSIDERANDO VARIACION ROTACIONAL

Observamos a qué distancia a partir del fondo la velocidad del fluido es máxima. Utilizando una hélice para hallar la rotación del flujo en un punto determinado.

SEGÚN LA NATURALEZA DEL FLUIDO

En los ensayos realizados no intervinieron ningún factor externo para variar la densidad del agua. Por lo tanto, la naturaleza del fluido seria incompresible.

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MOVIMIENTO DE LAS PARTICULAS

Para poder calcular si el flujo es laminar o turbulento, se consideró el análisis del fluido. Utilizando la fórmula de Reynolds pudimos calcular el tipo de flujo, pero también se necesitaba hallar el CAUDAL, para ello se hicieron cinco pruebas para determinar el tipo de flujo. Los resultados fueron los siguientes: -A una velocidad mínima de 0.008 m/s con un caudal de 0.1011*10-3 m3/s se obtuvo que el flujo es laminar. -A una velocidad de 0.017 m/s con un caudal de 0.2202*10-3 m3/s se obtuvo que el flujo esta en transición. -A una velocidad de 0.030 m/s con un caudal de 0.4051*10-3 m3/s se obtuvo que el flujo es turbulento. -A una velocidad de 0.039 m/s con un caudal de 0.5521*10-3 m3/s se obtuvo que el flujo es turbulento. -A una velocidad máxima de 0.049 m/s con un caudal de 0.699*10-3 m3/s se obtuvo que el flujo es turbulento.

VER PAGINA SIGUIENTE LOS CALCULOS REALIZADOS PARA HALLAR EL TIPO DE FLUJO SEGÚN EL MOVIMIENTO DE SUS PARTICULAS

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VERTEDERO DE PARED GRUESA CREAGER CASO

NSA 16.1

1

5 cm

0.0045

5 cm

0.0045

10 cm

0.009

10 cm

0.009

15 cm

0.0135

0.023 16.6 2 0.0284 17.1 3 0.033 17.6 4 0.038 18 5 0.042

CAUDAL (Q)

AREA

PERIMETRO MOJ ADO

44.506

0.00010111

0.0126385

0.4005

0.031556804

0.008000155

0.00000095

265.7466659

20.44

0.00022016

0.013031

0.4105

0.031744214

0.016894832

0.00000095

564.5401776 TRANSICON

22.216

0.00040511

0.0134235

0.4205

0.031922711

0.030179419

0.00000095

1014.114605 TURBULENTO

16.3

0.00055215

0.013816

0.4305

0.032092915

0.039964334

0.00000095

1350.075773 TURBULENTO

19.3

0.00069948

0.01413

0.4385

0.032223489

0.049503317

0.00000095

1679.125884 TURBULENTO

Az (cm) VOLUMEN(m3) TIEMPO(s) T. PROMED(s) 44.35 44.41 44.52 44.6 44.65 20.32 20.38 20.43 20.5 20.57 22.01 22.06 22.18 22.25 22.58 16.19 16.2 16.33 16.38 16.4 19.12 19.27 19.29 19.33 19.49

RADIO VISCOCIDAD VELOCIDAD REYNOLDS ENTONCES: HIDRAULICO CINEMATICA

LAMINAR

FLUIDOS II 1 3

PERIMETRO MOJ A DO

1

0.00010111

0.0785

0.162

0.012717

0.4025

0.031595031

0.007950772

0.00000095

264.4261856

LAMINAR

2

0.00010111

0.0785

0.018

0.001413

0.1145

0.012340611

0.071556945

0.00000095

929.5330977

TRANSICIÓN

3

0.00010111

0.0785

0.006

0.000471

0.0905

0.00520442

0.214670834

0.00000095

1176.039113

TURBULENTO

4

0.00010111

0.0785

0.005

0.0003925

0.0885

0.004435028

0.257605001

0.00000095

1202.616268

TURBULENTO

5

0.00010111

0.0785

0.021

0.0016485

0.1205

0.013680498

0.061334524

0.00000095

883.249292

TRANSICIÓN

RADIO VISCOCIDA D VELOCIDA D REYNOLDS CLA SIFICACIÓN HIDRA ULICO CINEMA TICA

REYNOLDS PARA LAS 5 SECCIONES

AREA

CASO 1: EN UN CAUDAL MINIMO (Qmin)

ALTO VERTEDERO(h)

DATOS:

CA UDA L (Q)

SECCIÓN

QMÍN= 0.00010111 m3/s

REYNOLDS PARA EL CAUDAL MINIMO ANCHO VERTEDERO( b)

FLUIDOS II 1 4

AREA

PERIMETRO RA DIO VISCOCIDA D VELOCIDA D REYNOLDS CLA SIFICA CIÓN MOJ ADO HIDRA ULICO CINEMATICA

1

0.000220157

0.0785

0.164

0.012874

0.4065

0.031670357

0.01710087

0.00000095

570.095309

TRANSICIÓN

2

0.000220157

0.0785

0.019

0.0014915

0.1165

0.012802575

0.14760748

0.00000095

1989.21668

TURBULENTO

3

0.000220157

0.0785

0.007

0.0005495

0.0925

0.005940541

0.40064887

0.00000095

2505.33776

TURBULENTO

4

0.000220157

0.0785

0.005

0.0003925

0.0885

0.004435028

0.56090842

0.00000095

2618.57337

TURBULENTO

5

0.000220157

0.0785

0.021

0.0016485

0.1205

0.013680498

0.13354962

0.00000095

1923.18459

TURBULENTO

CASO 2: EN UN CAUDAL 2

A NCHO A LTO VERTEDERO(b) VERTEDERO(h)

DATOS:

CA UDA L (Q)

Q2= 0.00020157 m3/s

SECCIÓN

FLUIDOS II 1 5

ANCHO ALTO VERTEDERO(b) VERTEDERO(h)

AREA

PERIMETRO RADIO VISCOCIDAD MOJ ADO HIDRAULICO VELOCIDAD CINEMATICA REYNOLDS CLASIFICACIÓN

1

0.00040511

0.0785

0.166

0.013031

0.4105

0.031744214 0.03108844

0.00000095

1038.81898

TURBULENTO

2

0.00040511

0.0785

0.021

0.0016485

0.1205

0.013680498

0.2457467

0.00000095

3538.88126

TURBULENTO

3

0.00040511

0.0785

0.008

0.000628

0.0945

0.006645503 0.64508508

0.00000095

4512.54171

TURBULENTO

4

0.00040511

0.0785

0.003

0.0002355

0.0845

0.002786982 1.72022689

0.00000095

5046.57031

TURBULENTO

5

0.00040511

0.0785

0.026

0.002041

0.1305

0.015639847 0.19848772

0.00000095

3267.70262

TURBULENTO

CASO 3: EN UN CAUDAL INTERMEDIO 3

CAUDAL (Q)

DATOS:

SECCIÓN

Q3= 0.00040511 m3/s

REYNOLDS PARA EL CAUDAL INTERMEDIO 3

FLUIDOS II 1 6

ANCHO ALTO VERTEDERO(b) VERTEDERO(h)

AREA

PERIMETRO RADIO VISCOCIDAD VELOCIDAD REYNOLDS CLASIFICACIÓN MOJ ADO HIDRAULICO CINEMATICA

1

0.00055215

0.0785

0.171

0.0134235

0.4205

0.031922711

0.04113288

0.00000095

1382.18221

TURBULENTO

2

0.00055215

0.0785

0.026

0.002041

0.1305

0.015639847

0.2705278

0.00000095

4453.69824

TURBULENTO

3

0.00055215

0.0785

0.008

0.000628

0.0945

0.006645503

0.87921535

0.00000095

6150.34519

TURBULENTO

4

0.00055215

0.0785

0.002

0.000157

0.0825

0.00190303

3.5168614

0.00000095

7044.94085

TURBULENTO

5

0.00055215

0.0785

0.039

0.0030615

0.1565

0.0195623

0.18035187

0.00000095

3713.78671

TURBULENTO

CASO 4: EN UN CAUDAL 4

CAUDAL (Q)

DATOS:

SECCIÓN

Q4= 0.00055215 m3/s

REYNOLDS PARA EL CAUDAL 4

FLUIDOS II 1 7

2

3

4

5

0.00069948

0.00069948

0.00069948

0.00069948

0.00069948

A NCHO A LTO VERTEDERO(b) VERTEDERO(h)

0.0785

0.0785

0.0785

0.0785

0.0785

0.175

0.03

0.013

0.006

0.047

A REA

0.0137375

0.002355

0.0010205

0.000471

0.0036895

PERIMETRO RADIO VISCOCIDA D VELOCIDA D REYNOLDS CLA SIFICA CIÓN MOJ A DO HIDRAULICO CINEMA TICA

0.4285

0.1385

0.1045

0.0905

0.1725

0.03205951

TURBULENTO 0.0509177

0.00000095

1718.31202

0.2970199

0.00000095

5316.22166

0.68543054

0.00000095

7045.90144

1.4850995

0.00000095

8135.87514

0.18958717

0.00000095

4268.38667

0.01700361

TURBULENTO

0.00976555

TURBULENTO

0.00520442

TURBULENTO

0.021388406

TURBULENTO

CASO 5: EN UN CAUDAL MÁXIMO(Qmax)

1

CA UDAL (Q)

DATOS:

SECCIÓN

QMAX= 0.000696954 m3/s

REYNOLDS PARA EL CAUDAL MAXIMO

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6.2.6 DIMENSION PREVALECIENTE...