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• Karol Toloza Martinez

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UNIVERSIDAD DE LA COSTA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS ÁREA DE LABORATORIO DE FÍSICA FACULTAD DE INGENIERÍA

FLUJO EN CANALES ABIERTOS Karol Toloza, Kevin Mejía, Daniel Castro, Diego Benítez. Laboratorio de Mecánica de Fluidos: _BN___

1. Introducción

2. Objetivos  Determinar el tipo de flujo que pasa a través del canal abierto.  Calcular el número de Reynolds.  Calcular el radio hidráulico en el canal de visualización. 3. Marco teórico

4. Métodos y procedimientos Primero que todo seleccionamos los instrumentos a utilizar en la práctica, estos fueron: una probeta grande, un cronometro, una regla, un termómetro y obviamente un canal de visualización.  Se debe tomar el recipiente que contiene la tinta azul y se debe ubicar en la parte superior del canal de visualización.

 Abrir la válvula del banco hidráulico para cuadrar el caudal que se necesita en el canal.  Se utiliza la regla para medir altura de agua que se presenta en el canal de sección transversal.  Observar la línea del trazador sobre el canal, para determinar visualmente el tipo de régimen de flujo que se presenta.  Se deben tomar 10 datos con caudales diferentes para determinar los diferentes tipos de flujo que se presentan 5. Cálculos

Base(mm) 14,61 Volumen (m3) 0,001 Viscosidad 1,004E-06 Tabla 1. Datos fijos en el ensayo.

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No se como se llama: Caudal (Q): 𝑄1 =

0,001 𝑚3 = 0,0000582 𝑚3 /𝑠 17,18 𝑠

𝑄2 =

0,001 𝑚3 = 0,0001464 𝑚3 /𝑠 6,83 𝑠

0,001 𝑚3 𝑄3 = = 0,0002079 𝑚3 /𝑠 4,81 𝑠 0,001 𝑚3 𝑄4 = = 0,0002882 𝑚3 /𝑠 3,47 𝑠 0,001 𝑚3 𝑄5 = = 0,0003401 𝑚3 /𝑠 2,94 𝑠 Area (A): 𝐴1 = 0,095 𝑚 ∗ 0,01416 𝑚 = 0,00139 𝑚2 𝐴2 = 0,106 𝑚 ∗ 0,01416 𝑚 = 0,00155 𝑚2 𝐴3 = 0,112 𝑚 ∗ 0,01416 𝑚 = 0,00164 𝑚2 𝐴4 = 0,120 𝑚 ∗ 0,01416 𝑚 = 0,00175 𝑚2 𝐴5 = 0,126 𝑚 ∗ 0,01416 𝑚 = 0,00184 𝑚2

𝑃1 = (2 ∗ 0,095 𝑚) + 0,01416 𝑚 = 0,2046 𝑚2 𝑃2 = (2 ∗ 0,106 𝑚) + 0,01416 𝑚 = 0,2266 𝑚2 𝑃3 = (2 ∗ 0,112 𝑚) + 0,01416 𝑚 = 0,2386 𝑚2 𝑃4 = (2 ∗ 0,120 𝑚) + 0,01416 𝑚 = 0,2546 𝑚2 𝑃5 = (2 ∗ 0,126 𝑚) + 0,01416 𝑚 = 0,2666 𝑚2 Velocidad (V): 𝑉1 =

0,0000582 𝑚3 /𝑠 = 0,0419 𝑚/𝑠 0,00139 𝑚2

𝑉2 =

0,0001464 𝑚3 /𝑠 = 0,0945 𝑚/𝑠 0,00155 𝑚2

𝑉3 =

0,0002079 𝑚3 /𝑠 = 0,1270 𝑚/𝑠 0,00164 𝑚2

0,0002882 𝑚3 /𝑠 𝑉4 = = 0,1643 𝑚/𝑠 0,00175 𝑚2 0,0003401 𝑚3 /𝑠 𝑉5 = = 0,1847 𝑚/𝑠 0,00184 𝑚2

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Radio hidraulico (Rh): 𝑅ℎ1 =

0,00139 𝑚2 = 0,006783 𝑚 0,2046 𝑚

𝑅ℎ2 =

0,00155 𝑚2 = 0,006834 𝑚 0,2266 𝑚

𝑅ℎ3 =

0,00164 𝑚2 = 0,006858 𝑚 0,2386 𝑚

Tiempo1 Tiempo(s) Altura (cm) 17,18 9,5 Tiempo2 Tiempo(s) Altura (cm) 6,83 10,6 Tiempo3 Tiempo(s) Altura (cm) 4,81 11,2 Tiempo4 Tiempo(s) Altura (cm) 3,47 12 Tiempo5 Tiempo(s) Altura (cm) 2,94 12,6

0,00175 𝑚2 𝑅ℎ4 = = 0,006886 𝑚 0,2546 𝑚 0,00184 𝑚2 𝑅ℎ5 = = 0,006905 𝑚 0,2666 𝑚 Reynolds (Re): 𝑚 0,0419 𝑠 ∗ 0,00678 𝑚 𝑅𝑒1 = = 283 1,0038 ∗ 10−6 𝑚2 /𝑠 𝑚 0,0945 𝑠 ∗ 0,00683 𝑚 𝑅𝑒2 = = 644 1,0038 ∗ 10−6 𝑚2 /𝑠 𝑚 0,1270 𝑠 ∗ 0,00685 𝑚 𝑅𝑒3 = = 868 1,0038 ∗ 10−6 𝑚2 /𝑠 𝑚 0,1643 𝑠 ∗ 0,00688 𝑚 𝑅𝑒4 = = 1128 1,0038 ∗ 10−6 𝑚2 /𝑠 𝑚 0,1847 𝑠 ∗ 0,00690 𝑚 𝑅𝑒5 = = 1271 1,0038 ∗ 10−6 𝑚2 /𝑠

Tabla 2. Datos altura del caudal y tiempo de salida. Q(1/S)

Y(m)

b (m)

A(m2)

0,0000582 0,0001464 0,0002079 0,0002882 0,0003401

0,095 0,106 0,112 0,120 0,126

0,01461 0,01461 0,01461 0,01461 0,01461

0,00139 0,00155 0,00164 0,00175 0,00184

Rh (m) 0,006783 0,006834 0,006858 0,006886 0,006905

Viscosidad (m2/s) 1,0038E-06 1,0038E-06 1,0038E-06 1,0038E-06 1,0038E-06

Re

Tipodeflujo

283 644 868 1128 1271

Laminar Transicion Transicion Transicion Transicion

Tabla 3. Calculo del Caudal, velocidad, Reynolds y tipo de flujo.

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7. Conclusiones

Grafico 1. Reynolds vs Radio hidraulico.

Grafico 2. hidraulico.

Caudal

vs

Radio

6. Cuestionario. ¿Calcular el número de Reynolds crítico o de transición según el flujo visualizado? Discutir las razones por la cuales en instalaciones civiles (acueductos, oleoductos, etc.) es raro que se presente régimen laminar. Dar un ejemplo de instalaciones industriales en la cuales se podría esperar régimen laminar.

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Bibliografía 1. WHITE, F. “Mecánica de fluidos" Ed. McGraw Hill (2008) 2. GILES. R.V. “Mecánica de fluidos e hidráulica” Ed. McGraw Hill (1994) 3. CRESPO , A. “Mecánica de fluidos” Ed. Thomson (2006)