Laboratorio mecánica de fluidos

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TRABAJO DE INVESTIGACIÓN N° 4

DOCENTE:

Msc. Ing. Nizama Paz, Jorge Luis

ESTUDIANTES:

Delgado Pérez, Edwin

Díaz Criollo, Mel

Díaz Sánchez, Joaquin

Muguerza Vega, Gustavo

Requejo Carrillo, Victoria

Santamaría Chapoñan, Katya

MECÁNICA DE FLUIDOS II

CHICLAYO, PERÚ

2023- I

ÍNDICE

INTRODUCCIÓN        3

SECCIÓN RECTANGULAR        4

SECCIÓN TRAPEZOIDAL        6

SECCIÓN TRIANGULAR        7

CONCLUSIONES        8

INTRODUCCIÓN

Los canales son herramientas hidrodinámicas que ayudan en la realización de ensayos hidráulicos, estos pueden ser de sección rectangular, trapezoidal o triangular, cada una de ellas cuenta con una superficie libre, la cual está sometida a presión constante y se encuentra expuesta a la superficie atmosférica, cuyo fluido por lo general es el agua.

Estos cumplen una función fundamental, la cual gira entorno a cumplir con el transporte de los fluidos, el cual sigue su curso en función a su propio peso y a la pendiente que se origine de acuerdo a la construcción del canal. Dentro de ello, debemos saber que su importancia radica en que nos permita evaluar el desenvolvimiento que tenga este al ser sometido a la presión del fluido, ello, nos va a permitir determinar los resultados precisos y realizar las operaciones pertinentes para generar mayor eficacia en el desarrollo de su función.

SECCIÓN RECTANGULAR

Los canales con sección rectangular son estructuras utilizadas para transportar líquidos o gases en una variedad de aplicaciones, como sistemas de irrigación, drenaje pluvial, ventilación y aire acondicionado. Como su nombre indica, estos canales tienen una sección transversal con forma rectangular, con lados paralelos y ángulos rectos..

Algunas ventajas de los canales con sección rectangular son su facilidad de construcción y su capacidad para manejar grandes volúmenes de líquidos o gases. También pueden ser más fáciles de limpiar y mantener en comparación con otros tipos de canales. Sin embargo, pueden no ser la mejor opción para aplicaciones donde se requiere una alta eficiencia en el transporte de líquidos o gases, ya que pueden tener una mayor resistencia al flujo en comparación con otros diseños de canales.

1. Área Hidráulica (A): En un canal rectangular, el área hidráulica se calcula multiplicando la anchura del canal por la profundidad del agua. Es importante tener en cuenta que la profundidad del agua se mide desde la superficie del agua hasta el fondo del canal. Por lo tanto, la forma del fondo del canal también puede afectar el área hidráulica.[pic 4]

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1. Perímetro Mojado (P): El perímetro mojado en un canal rectangular se refiere a la longitud de la línea que forma la interfaz entre el agua y las paredes del canal. En otras palabras, es la longitud de la sección transversal del canal que está en contacto directo con el agua.

En un canal rectangular, el perímetro mojado está compuesto por dos lados paralelos (denominados "paredes" o "lados" del canal) y dos lados perpendiculares a los anteriores (llamados "fondo" y "superficie libre" del canal).

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1. Radio hidráulico (R): El radio hidráulico es importante porque se utiliza para calcular la velocidad media del flujo de agua en el canal. La velocidad del flujo de agua está relacionada con la caída de energía y la pérdida de energía por fricción en las paredes del canal. Cuanto mayor sea el radio hidráulico, menor será la pérdida de energía por fricción y mayor será la eficiencia hidráulica del canal. Se define como el cociente del área de la sección transversal del canal y el perímetro mojado.

Se puede concluir que en un canal rectangular, un radio hidráulico mayor indica que el canal es más eficiente hidráulicamente, lo que significa que se necesita menos energía para transportar una cantidad dada de agua a través del canal.

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1. Espejo de agua(T): En un canal rectangular, el espejo de agua se encuentra en la parte superior de la sección transversal del canal y su forma depende del caudal de agua que fluye a través del canal y de la geometría del canal. Si el caudal de agua es constante, el espejo de agua tendrá una forma estable y uniforme a lo largo del canal. Si el caudal de agua varía, la forma del espejo de agua también cambiará en consecuencia.

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1. Velocidad media del agua (v): La velocidad media del agua en un canal rectangular se refiere a la velocidad promedio del flujo de agua en la sección transversal del canal. Esta velocidad se calcula dividiendo el caudal de agua que fluye en el canal por el área transversal de la sección del canal. En un canal rectangular, la velocidad media del agua (v) se puede calcular utilizando la siguiente fórmula:

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SECCIÓN TRAPEZOIDAL

Son usadas en canales de tierra debido a que cuentan con las pendientes necesarias para lograr la estabilidad, y en canales revestidos, además pertenecen a los canales aforados, tienen paredes lisas, por lo que se dice que suele tener una pérdida de carga, cuya presión es menor a la descarga. Se recomienda que sean empleadas en canales para descargas pequeñas.

Con el siguiente gráfico demostraremos las principales fórmulas a aplicar para hallar el área hidráulica, perímetro mojado, radio hidráulico y espejo de agua del siguiente canal:

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1. Área Hidráulica (A): Se utiliza para calcular el área transversal del flujo normal con respecto a la dirección del flujo. Para ello hacemos uso de las dimensiones de b (ancho del canal), z (energía de posición) y por último  (profundidad del agua). Para determinar el resultado, aplicamos la siguiente fórmula: [pic 13]

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1. Perímetro Mojado (P): Es la longitud de la línea de intersección de la superficie humedecida del canal con un plano transversal normal a la dirección del flujo. Para ello hacemos uso de las dimensiones de b (ancho del canal), z (energía de posición) y por último  (profundidad del agua), en la siguiente fórmula:[pic 15]

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1. Radio Hidraúlico (R):  Es la relación que tiene entre el área del agua y su perímetro mojado. Para ello hacemos uso de las dimensiones de b (ancho del canal), z (energía de posición) y por último (profundidad del agua).[pic 17]

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1. Espejo de Agua (T): Es el ancho de la superficie libre del agua, expresado en “m”. Para ello hacemos uso de las dimensiones de b (ancho del canal), z (energía de posición) y por último  (profundidad del agua). [pic 21]

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SECCIÓN TRIANGULAR

Regularmente las secciones triangulares se utilizan en cunetas para proyectos viales y en canales pequeños por comodidad en su trazado. Los elementos geométricos que definen la sección y caracterización del flujo son:

Se define como talud del canal (Z) a la distancia horizontal de la proyección de la vertical cuando vale una unidad en relación a la pared lateral del canal.

Se define como profundidad del flujo o tirante (y) a la distancia vertical medida perpendicularmente desde la superficie libre del flujo hasta el punto más bajo de la sección (sección triangular le corresponde el vértice).

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