Coeficientes de Coriolis y Boussinesq
Coeficientes de Coriolis y Boussinesq
Coeficientes de Coriolis y Boussinesq
1.- OBJETIVOS
Calcular el gasto que circula por un canal mediante el mtodo rea velocidad.
2
=
2
3.-FUNDAMENTO TEORICO.
la medicin de los caudales con una adecuada precisin tiene una gran importancia desde el punto de
vista tcnico y econmico.
La necesidad de conocer el caudal que circula por una conduccionn libre ha ocasionado lal creacin y
desarrollo de una buena cantidad de mtodos para este fin.
Una clasificacin de los mtodos de aforo es aquella que los divide en.
Mtodos indirectos:
Tambin llamado mtodo de rea velocidad , son aquellos que se basan en la distribucin de velocidades
en la seccin transversal , para posteriormente de acuerdo con el principio de continuidad , calcular el
caudal que a circulado por la seccin de estudio. Para la determinacin de las velocidad se pueden utilizar.
Molinetes(mtodo que se usara para la realizacin de la practica)
flotadores
tubos de pilot
productos qumicos
radiactivos.
Mtodos directos:
son aquellos que utilizan un instrumento u obra calibrada, para con el auxilio de ella determinar de forma
inmediata el caudal que circula. Las variantes de este mtodo son:
el volumtrico
el gravimtrico
las canaletas calibradas
los vertedores, las obras hidromtricas
las obras reguladoras
las secciones de control
MOLINETE HIDRAULICO
En el laboratorio se usara para la medicin de velocidades el molinete hidrulico. El elemento
fundamental de este equipo de precisin , es una rueda con aspas o cazoletas que son movidas por la
corriente , y cuya velocidad e rotacin depende de la velocidad del agua.
Donde :
Vo=velocidad antes del inicio de la rotacin de la hlice (velocidad inicial)
K=es el coeficiente de la hlice
CARACTERISTICAS DE UN MOLINETE
Un molinete hidrulico para que sea eficiente, tiene que cumplir las siguientes caractersticas:
Hay varios tipos de hlices dependiendo de la velocidad de la corriente; si es para poca velocidad se
requiere una hlice liviana (#3). En estos medidores la relacin entre velocidad del agua y el nmero de
revoluciones est dado por:
Q = V*A
Donde:
Q= caudal
V= velocidad
A= rea de la seccin
V= a+bnV= velocidad del agua, en m/seg
a y b son constantes de calibracin del equipo
n= N de revoluciones/seg.
Flujo Laminar
Las partculas fluidas se mueven a lo largo de trayectorias suaves en lminas, con una capa deslizndose
suavemente sobre otra adyacente. El flujo laminar no es estable en situaciones que involucran
combinaciones de baja viscosidad, alta velocidad o grandes caudales, y se rompe en flujo turbulento. El
numero de Reynolds debe ser menor a 500.
Re<500
Flujo Turbulento
Las partculas de fludo se mueven en trayectorias arremolinadas muy irregulares, causando intercambios
de momentum desde una porcin de fludo a otra.
En una situacin en la cual el flujo pudiera ser turbulento o laminar, la turbulencia produce unos esfuerzos
cortantes mayores a travs del fluido y causa mayores irreversibilidades y prdidas.
En flujo turbulento las prdidas varan con una potencia que oscila entre 1.7 y 2 de la velocidad; en flujo
laminar stas varan con la primera potencia de la velocidad.
En flujo turbulento debido al movimiento errtico de las partculas del fluido, siempre existen pequeas
fluctuaciones en cualquier punto. El nmero de Reynolds debe ser mayor a 12500.
Re>12500
Flujo Permanente
Ocurre cuando las condiciones o parmetros del canal, como ser caudal,velocidad, pendiente,seccin, en
cualquier punto del canal no cambian con respecto al tiempo, en flujo permanente no existe cambio en
la densidad, en la presin, en la temperatura o en la concentracin en ningn punto.
Flujo no Permanente
Es cuando las condiciones o parmetros del canal como ser caudal tirante de agua, velocidad, varian con
respecto al tiempo
Flujo Uniforme
Ocurre cuando, en cualquier punto, el vector velocidad, tirante, caudal, o cualquier otra variable del
fluido es siempre la misma ( en magnitud y direccin ) para cualquier instante.
Flujo no Uniforme
Es aquel tipo de flujo en el que el vector velocidad, tirante, u otro parmetro, vara en cualquier parte
donde se haga el control,y en cualquier instante.
Molinetes
Los Molinetes de OTT significan calidad, precisin y
confiabilidad comprobada miles de veces mundialmente. La
rotacin de la hlice calibrada con precisin es proporcional a
la velocidad del agua
Perfil de Velocidad
La velocidad mxima se
encuentra en la vertical 4
PERFILES DE
VELOCIDAD EN UN
CANAL RECTANGULAR
De acuerdo con las distintas secciones que los canales abiertos pueden adoptar, se presentan diferentes
perfiles de distribucin de velocidades en sus secciones transversales:
COEFICIENTE DE CORIOLIS
La velocidad vara en los diferentes puntos de la seccin transversal, y el resultado del integral requiere
un ajuste para poderlo expresar en trminos de la velocidad media en la seccin. El coeficiente que
permite igualar las expresiones, , se conoce como coeficiente de Coriolis para la correccin de energa
especfica
(1)
COEFICIENTE DE BOUSSINESQ
(2)
1. calcular la velocidad media en cada una de las verticales, Vmed , utilizando la ecuacin mencionada en l
teora. Comparar los resultados obtenidos.
2. Determinar el gasto elemental, q, en m2/s, para cada una de las 5 verticales. (q=Vmed*y)
3. Plotear los valores de q para cada vertical en el eje de las ordenadas y los valores de las distancias de la
pared a cada vertical en las abscisas y proceder a determinar el rea bajo la curva. Este valor de rea
corresponde con el gasto de circulacin en la seccin de aforo.
4. Determinar los coeficientes de coriolis y boussinesq
5. Dibujar las isotacas.
7.- CALCULOS
3
Calculo del gasto en la seccin = 2
3
Entonces: = 1.84 0.6 0.1182 = 0.044753 / = 44.75/
Promedio
Como la seccin esta dividida en partes iguales entonces las reas son las mismas
0.04359
= = 0.3379/
0.129
Tabla de resultados
3
Coeficiente de Coriolis = 3
0.0051133
= = 1.0274
0.129 0.33793
2
Coeficiente de Boussinesq = 2
0.014867
= = 1.0094
0.33792 0.129
0.09
0.08
0.07
0.06
0.05
0.04
0.03
0.02
0.01
0
6 18 30 42 54
q(m2/s) 0.0639 0.0774 0.0817 0.0747 0.0656
Grafica de las isotacas
7.1.- Anlisis de resultados
Analizando los resultados obtenidos podemos evidenciar que existe una leve diferencia entre el gasto anotado
al comienzo que se regulo en la vlvula, y el gasto calculado con el molinete hidrulico. Los errores se pudieron
cometer en los clculos (error en decimales) o en la obtencin de datos (error de paralaje, errores sistemticos,
errores accidentales, etc.). Esto demuestra que el mtodo del molinete hidrulico para hallar gastos en
diferentes secciones es muy efectivo y de mayor facilidad de manejo.
Analizando los resultados de los coeficientes de coriolis y boussinesq vemos que los resultados obtenidos en
la prctica se asemejan a los valores tericos de dichos coeficientes. Adems observamos que los valores se
aproximan a la unidad por lo tanto podemos decir que la distribucin de velocidades en la seccin es uniforme
8.- CONCLUSIONES.-
Para futuras mediciones de velocidad a diferentes niveles en un canal para el clculo del
caudal, ahora se cuenta con el conocimiento de saber como se debe instalar el mismo.
Se realizo la practica satisfactoriamente debido a que los resultados obtenidos son casi reales, la
velocidad cumple la teora que en los extremos es menor y al centro es mayor.
Otra de las observaciones que se hace, es que en la vertical N3 la velocidad es la mxima, lo que
quiere decir que la velocidad mxima estaba en el medio del canal.
9.-RECOMENDACIONES.-
La recomendacin mas importante es la de una buena obtencin de datos ya que una mala
medicin hace variar mucho los resultados
REFERENCIAS Y BIBLIOGRAFIA
fluidos.eia.edu.co/hidrulica/confinado/boussinesq.