Naturaleza
munozjaApuntes11 de Septiembre de 2015
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PRACTICA VI
VARIACION VERTICAL DE LA VELOCIDAD EN CONDUCTOS A FLUJO LIBRE
OBJETIVOS
- Determinar la variación vertical de la velocidad en flujo libre.
- Comparar gráficamente el perfil de velocidad obtenido experimentalmente con el perfil teórico para flujo libre.
[pic 1]
Aparato para el estudio de canales
- PROCEDIMIENTO GENERAL
Se realizó el montaje del equipo necesario para la realización del laboratorio, se tomo la temperatura del agua y las medidas de la solera, longitud y una pequeña inclinación para determinar la pendiente. Finalmente se tomo un caudal y se introdujo el tubo Pitot a diferentes profundidades realizando las respectivas lecturas.
Los datos que se obtuvieron se resumen a continuación:
TEMPERATURA DEL AGUA: 24 °C
Como la temperatura es diferente a los valores correspondientes de viscosidad cinemática se relaciona los diferentes valores de temperatura con su respectiva viscosidad y se encuentra la siguiente correlación:
Tabla1 propiedades físicas del agua (Munson B et al., 1994)
T (°c) | VISCOSIDAD (m2/s) |
0 | 1.79E-06 |
5 | 1.52E-06 |
10 | 1.31E-06 |
20 | 1.00E-06 |
30 | 8.01E-07 |
40 | 6.58E-07 |
50 | 5.54E-07 |
60 | 4.75E-07 |
70 | 4.13E-07 |
80 | 3.65E-07 |
90 | 3.26E-07 |
100 | 2.94E-07 |
[pic 2]
Para T=24°C
[pic 3]
[pic 4]
MATERIAL DEL CONDUCTO: vidrio
COEFICIENTE DE RUGOSIDAD ABSOLUTA (ɛ): 0.00015 cm
Caudal (l/min): 70
Cota nivel superior banco hidráulico, Z1 (cm): 94.9
Cota nivel inferior banco hidráulico, Z2 (cm):94.2
Longitud del banco hidráulico, L (cm): 165.5[pic 5]
Pendiente del conducto : 0.0042
CAUDAL
[pic 6]
CALCULO DE VELOCIDADES A DIFERENTES PROFUNDIDADES Vyi
Para y=1cm
=[pic 8] cm/s[pic 7]
Q (cm3/s) | h (cm) [pic 9] | R (cm) | yi | H (cm) | Vyi | h'(cm) | Vyi (h' ) |
1,166.67 | 5.1 | 1.44 | 0 | 5.1 | 0 | 6 | 0 |
1 | 7.4 | 67.14 | 5.6 | 59.40 | |||
2 | 7.3 | 65.67 | 5.5 | 59.40 | |||
3 | 7.4 | 67.14 | 5.2 | 65.67 | |||
3.5 | 7.4 | 67.14 | 5.1 | 67.14 | |||
4 | 7.3 | 65.67 | 5.1 | 65.67 | |||
4.5 | 7.2 | 64.16 | 5.1 | 64.16 | |||
4.6 | 7.1 | 62.61 | 5.1 | 62.61 |
Tabla2. h' y Vyi' son las variaciones causadas por el tubo de Pitot con las diferentes posiciones.
AREA MOJADA
Amojada = b*h= 4*5.10=20.40 cm2
PERIMETRO MOJADO
Pmojado = 2h+b= (2*5.1)+4=14.20 cm
RADIO HIDRAULICO
RH = Amojada / Pmojado = 20.40/14.20=1.44 cm
VELOCIDAD CORTANTE
[pic 10][pic 11]=2.43 cm/s
ESPESOR DE LA SUBCAPA LAMINAR
[pic 12][pic 13]0.05cm
COEFICIENTE QUE DEPENDE DEL COMPORTAMIENTO HIDRAULICO DEL CONDUCTO (a)
a = δ0 /7 para conductos hidráulicamente lisos (ε <0.305δ0).
a = ε /2 para conductos hidráulicamente rugosos (ε >6.1δ0).
a = δ0 /7+ ε /2 cuando existe influencia de la rugosidad y de la viscosidad.
En este caso ε <0.305δ0 se cumple, por tanto es conducto hidráulicamente liso.
a = δ0 /7=0.05/7=0.007 cm
VELOCIDAD MEDIA REAL
V= Q / Amojada = 1166.67 / 20.40 = 57.19cm/s
NUMERO DE REYNOLDS
[pic 14]
Se tiene régimen turbulento
VELOCIDAD MEDIA TEORICA
[pic 15] [pic 16]
[pic 17]
Para graficar el perfil de velocidad teórico se emplea la ecuación:
[pic 18]
Tabla 3 datos de la velocidad teórica para diferentes y
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