Ensayo Modelos Hidraulicos

7/25/2019 Ensayo Modelos Hidraulicos

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Asignatura: Hidrulica Bsica

Ensayo Descriptivo

Hidrulica Experimental

Estudiante: Samuel Antonio Rivas Gurrola

Docente: Dr. Marco Santiago Gonzlez

Instituto Tecnolgico de Durango

Ingeniera Civil

Durango, Dgo.

ovie!"re #$%&


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Contenido 2

Resumen

'os !odelos (idrulicos (an encontrado un au!ento en su aplicacin para controlar y

!odi)icar estos dise*os analticos de estructuras (idrulicas +ue encuentran di)icultades

con los !todos analticos. -e "asan en la construccin y operacin de un !odeloreducido a escala cuyo ta!a*o se so!ete a )actores co!o espacio disponi"le, capacidad

de las instalaciones del costo del !odelo, e)ectos de escala, etctera. tili/an la si!ilitud

geo!trica +ue i!plica, de un !odo estricto, +ue sea igual la relacin de todas las

longitudes (o!ologas en los dos siste!as.

-e conocen co!o leyes de si!ilitud al n0!ero adi!ensional +ue se o"tiene cuando se

divide la )uer/a +ue act0a en un )en!eno (idrulico por la )uer/a de inercia, el cual

de"e ser el !is!o en el !odelo y prototipo en punto (o!logos, cuando se cu!pla la

si!ilitud din!ica.

Palabras clave: Modelo, Prototipo, Similitud Geomtrica, Similitud !inmica,

Similitud "inemtica, #e$es de Similitud, %ri&icios

"ontenido

P'(

Resumen(((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((()))

#ista de &i'uras((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((*)


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#ista de S+mbolos $ abreviaturas((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((*))

) )-R%!."")%(((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((( /

)) !ES0RR%##%((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((12

2(1 undamentos -e3ricos(((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((12#.%.% -i!ilitud geo!trica, cine!tica y din!ica.............................................%1#.%.%.% -i!ilitud geo!trica...............................................................................%1#.%.%.# -i!ilitud cine!tica................................................................................%2#.%.%.3 -i!ilitud din!ica...................................................................................%2#.%.# 'eyes de si!ilitud. Condiciones de Euler, 4eynolds y 5roude..................%6#.%.#.% Euler....................................................................................................... %6#.%.#.# 4eynolds.................................................................................................%7#.%.#.3 5roude.................................................................................................... %7#.%.3 8ri)icios.....................................................................................................%7#.%.3.% Teore!a de Torricelli...............................................................................#%#.# Aplicacin a Ingeniera Civil..........................................................................#%

))) "%"#.S)%ES 4 RE"%ME!0")%ES((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((25Conclusiones......................................................................................................#3

)* REERE")0S((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((26Bi"liogr)icas......................................................................................................#&Electrnicas........................................................................................................#&

#ista de &i'uras

P'(i'ura 271: 9odelo (idrulico en un la"oratorio..............................................................%&i'ura 272: 9odelos (idrulicos......................................................................................%2i'ura 275: 9odelo (idrulico de una presa....................................................................%2i'ura 278: -i!ilitud din!ica entre dos )luos del !odelo y el prototipo........................%6i'ura 276: Co!paracin entre pared delgada y gruesa en ori)icios...............................#%

i'ura 279: E;peri!ento (ec(o para pro"ar el )luo con di)erentes tipos de pared.........#%i'ura 27: 4epresentacin del ca!"io de caudal por la posicin del ori)icio.................##


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8 Ttulo de la tesis o tra"ao de investigacin

#ista de S+mbolos $ abreviaturas

S+mbolos con letras latinas

S+mbolo -rmino .nidad S)

V g=!3

g ?ravedad @.7$2 g=!#

p ?radiente de presin >g=!3

l 'ongitud !d Di!etro !Q ?asto o Caudal !3=sRe u!ero de 4eynolds

Fr u!ero de 5roudeh Altura !V


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S+mbolos con letras 'rie'as

S+mbolo -rmino .nidad S)

-eccin real del ori)icio eso especi)ico % ngulo de inclinacin %


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9 Ttulo de la tesis o tra"ao de investigacin

0breviaturas

0breviatura -rmino-I -iste!a Internacionallps 'itros por segundoEc. Ecuacion

) )-R%!."")%

En !ecnica de )luidos de"ido a la alta di)icultad de los pro"le!as, los !todos

analticos, no sie!pre per!iten llegar a la solucin co!pleta, a !enos +ue se planten

(iptesis si!pli)icadoras +ue, ade!s de restar generalidad a la solucin, pueden llegar

a )alsear los resultados a tal grado +ue no tengan relacin alguna con el co!porta!iento

real del )en!eno. or otra parte, de"ido a la variedad de pro"le!as, !uc(as veces

resulta di)cil esta"lecer las condiciones de )rontera previas a cual+uier solucin

!ate!tica. En otros casos, las soluciones analticas se de"en plantear de tal !anera

+ue no se ignoren los aspectos )sicos del )en!eno y +ue deter!inados puntos de la

respuesta +ueden suetos a la e;peri!entacin.

'os !odelos (idrulicos (an encontrado un au!ento en su aplicacin para controlar y

!odi)icar estos dise*os analticos de estructuras (idrulicas +ue encuentran di)icultades

con los !todos analticos.

En el siglo


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conservacin de energa +ue sirvieron de "ase para dispositivos co!o el tu"o venturi. En

%6 "asado en las )or!ulaciones tericas de Bernoulli, 'eonard Euler planteo las

ecuaciones de energa en la )or!a +ue (oy conoce!os y +ue sirven de "ase a0n en los

!odelos (idrulicos actuales. En el !is!o siglo, Antoine C(e/y F%66$G encontr +ue en

las prdidas del agua en !ovi!iento la relacin


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; Ttulo de la tesis o tra"ao de investigacin

invencin del !olino de viento utili/ado para e;traer aguas su"terrneas. Ma en el siglo

eppler y

Torricelli,J alrededor del a*o %7$$ eton, Bernouilli y Euler per)eccionaron dic(as

teoras.

El pri!er !odelo )sico (idrulico )ue construido en el a*o %6@& por el ingeniero 'uis

erni!o 5argue so"re un tra!o del 4o ?arona. En el a*o %77&, 4eynolds construy un

!odelo del rio 9erssey, cerca de 'iverpool. Nl anot +ue la relacin e;istente entre la

)uer/a de la inercia y la )uer/a de )riccin interna era de gran i!portancia para el dise*o

de los !odelos (idrulicos. Hoy en da, esta relacin se deno!ina n0!ero de 4eynolds,

par!etro adi!ensional !uy signi)icativo en los !odelos (idrulicos actuales.

El ar+uitecto naval Killia! 5roude, en %76$, indic la i!portancia de tal relacin de la)uer/a de inercia y de la )uer/a de gravedad. En la actualidad sta relacin se deno!ina

n0!ero de 5roude, par!etro adi!ensional "sico en el anlisis de los !odelos

(idrulicos. El pri!er la"oratorio (idrulico )ue )undado en Dresden FAle!aniaG, en %7@%,

por el ro)esor Engels, y despus de ste !uc(os otros aparecieron en casi todos los

pases del !undoL (oy en da (ay !s de un centenar, y con "ase en sus )unciones se

pueden clasi)icar de la siguiente !anera:

a.J Docencia e Investigacin ura

".J Investigacin Aplicada

'os pri!eros, en cuanto a docencia, son utili/ados en las universidades para de!ostrar a

los estudiantes los )en!enos "sicos de la (idrulicaL en cuanto a la investigacin pura,

veri)ican las nuevas teoras en este ca!po. 'os otros se pueden encontrar en entidades

o)iciales, a veces en las e!presas privadas y ta!"in en algunas universidades, y

contri"uyen al "uen )unciona!iento de las o"ras (idrulicas y al conoci!iento y !eora

de los productos industriales.

4ivas ?urrola -a!uel Antonio Durango Dgo. ovie!"re #$%&


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)) !ES0RR%##%(

2(1 undamentos -e3ricos(

'os !odelos (idrulicos (an encontrado creciente aplicacin para controlar y !odi)icar

dise*os analticos de estructuras (idrulicas. 9ediante el uso de !odelos )sicos es

posi"le e;peri!entar a costos relativa!ente "aos y con econo!as su"stanciales detie!po, (asta o"tener condiciones pti!as.

Esto no signi)ica +ue una tcnica su"stituya a la otra. -era un error suponer +ue una

serie de resultados y de reglas sencillas o"tenidas de la investigacin e;peri!ental supla

un trata!iento racional del !is!o, pudiendo ocurrir +ue dic(os resultados tuvieran

valide/ solo en el intervalo de valores para el cual se e)ectuaron las !ediciones.

'a adecuada co!"inacin del anlisis !ate!tico y la veri)icacin e;peri!ental per!ite

superar los o"stculos +ue se daran en el caso de utili/ar solo uno, restringiendo la

(iptesis a a+uellas cuya e;periencia y ra/ona!iento )sico (an !ostrado no tener serios

e)ectos so"re las caractersticas esenciales del )en!eno.

ri!ero se reali/a la investigacin e;peri!ental, +ue su!inistra las constantes nu!ricas

y la veri)icacin esencial so"re la e;actitud del anlisisL ta!"in trae consigo el estudio

de las caractersticas del )luo aunadas a las propiedades del )luido y a las condiciones de

)rontera o geo!etra del !is!o. or ee!plo, el estudio e;peri!ental co!pleto del

e!pue de un )luo so"re un cilindro signi)icara variar la velocidad

v0

y utili/ar varios

)luidos de distintas caractersticas, as co!o cilindros de di)erente di!etro, para

deter!inar el coe)iciente de arrastre en cual+uier condicin i!agina"le.

ara reducir el es)uer/o de reali/ar el e;peri!ento con cientos de varia"les se necesita

una planeacin adecuada de las co!"inaciones de las diversas varia"les +ue ocurren en


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