UNI VERSIDAD DE ORIENTENUCLEO DE BOLIVARESCUELA DE CIENCIAS DE LA TIERRADEPARTAMENTO DE ING. CIVILHIDRAULICA AVANZADA

Flujo libre y flujoforzado

REALIZADO POR:MORALES DANIELAC.I 19786677

CIUDAD BOLIVAR, MAYO DEL 2012

IntroduccinUn fluido es una sustancia en su estado lquido o gaseoso, estos sedeforman al aplicarles un esfuerzo constante, ocasionando que el esfuerzosea constante y proporcional a una razn de deformacin.En un lquido se mueven enormes cantidades de molculas manteniendo suvolumen relativamente constante. Esto es ocasionado porque las molculastienen una intensa fuera de cohesin entre ellas, lo que ocasiona que ellquido tome la forma del recipiente en el que estn. Por el contrario, un gasse expande hara las paredes del recipiente en el que se encuentre y llenatodo el espacio que se encuentra disponible dentro del mismo.Un flujo puede ter muchas clasificaciones dependiendo de las propiedadesque se estudien, es as como se obtienen las categoras de laminar yturbulento, viscoso y no viscoso, compresibles y no comprensibles, natural yforzado, estacionario y transitorio, interno y externo,entre otros.Para los efectos del presente trabajo consideraremos solamente laclasificacin dada por como el flujo es impulsado de un lugar a otro la cualnos proporciona dos categoras , siendo enprimero unflujo natural olibre elcual no presenta elementos mecnicos que lo impulsan. Un caso tpico deflujo naturales debidoa lagravedady otro porconveccin. Comosegundotenemos el flujo forzado, los cuales presentan sistemas de bombeocaractersticos en los cuales hay que tener en cuenta la presencia deelementos que requieran un aporte de energa.

FLUJO LIBRE El flujo libre se presenta cuando los lquidos fluyen por la accin de la gravedad y solo estn parcialmente envueltos por un contorno slido. El conducto por el cual circula agua con flujo libre se llama canal, el que puede ser cerrado o abierto. Las caractersticas generales del flujo libre son: Presenta una superficie del lquido en contacto con la atmsfera, llamada superficie libre. La superficie libre coincide con la lnea piezomtrica. Cuando el fluido es agua a temperatura ambiente, el rgimen de flujo es usualmente turbulento. .

Flujo en tuberaUno de los aspectos de la dinmica de fluidos es el comportamiento de los flujos de fluidos, es decir, el movimiento de estos ltimos.ndice[ocultar] 1La ecuacin de continuidad 2El Principio de Bernoulli 3Prdidas continuas 4Prdidas localizadas 5Proceso de clculo 6Ejemplo de aplicacin prctica 6.1Primer caso 6.2Segundo caso 6.3Tercer caso 7Vase tambinLa ecuacin de continuidad[editar]La conservacin de la masa defluidoa travs de dos secciones (sean stas A1y A2) de un conducto (tubera) otubo de corrienteestablece que: la masa que entra es igual a la masa que sale.Definicin detubo de corriente: superficie formada por las lneas de corriente.Corolario 2: solo hay tubo de corriente siVes diferente de0.La ecuacin de continuidad se puede expresar como:

Cuando, que es el caso general tratndose de agua, y flujo en rgimen permanente, se tiene:

o de otra forma:(el caudal que entra es igual al que sale)Donde: Q = caudal (metro cbico por segundo;) V = velocidad A = area transversal del tubo de corriente o conductoQue se cumple cuando entre dos secciones de la conduccin no se acumula masa, es decir, siempre que el fluido sea incompresible y por lo tanto sudensidadsea constante. Esta condicin la satisfacen todos los lquidos y, particularmente, elagua.En general la geometra del conducto es conocida, por lo que el problema se reduce a estimar la velocidad media del fluido en una seccin dada.El Principio de Bernoulli[editar]A estos efectos es de aplicacin elPrincipio de Bernoulli, que no es sino la formulacin, a lo largo de una lnea de flujo, de laLey de conservacin de la energa. Para unfluido ideal, sinrozamiento, se expresa, donde gaceleracin de la gravedad densidaddel fluido PpresinSe aprecia que los tres sumandos son, dimensionalmente, una longitud (o altura), por lo que el Principio normalmente se expresa enunciando que, a lo largo de una lnea de corriente la suma de la altura geomtrica, la altura de velocidad y la altura de presin se mantiene constante.Cuando el fluido es real, para circular entre dos secciones de la conduccin deber vencer las resistencias debidas al rozamiento con las paredes interiores de latubera, as como las que puedan producirse al atravesar zonas especiales como vlvulas, ensanchamientos, codos, etc. Para vencer estas resistencias deber emplear o perder una cierta cantidad deenergao, con la terminologa derivada del Principio de Bernoulli de altura, que ahora se puede formular, entre las secciones 1 y 2:, o lo que es igual,

Donde prdidas (1,2) representa el sumando de las prdidas continuas (por rozamiento contra las paredes) y las localizadas (al atravesar secciones especiales)Prdidas continuas[editar]Las prdidas por rozamientos son funcin de la rugosidad del conducto, de laviscosidaddel fluido, del rgimen de funcionamiento (flujo laminaroflujo turbulento) y delcaudalcirculante, es decir de la velocidad (a ms velocidad, ms prdidas).Si esLla distancia entre los puntos 1 y 2 (medidos a lo largo de la conduccin), entonces el coeficiente(prdidas (1,2)) / Lrepresenta la prdida de altura por unidad de longitud de la conduccin se le llama pendiente de la lnea de energa. DenominemoslaJCuando el flujo es turbulento (nmero de Reynoldssuperior a 4.000; 2000