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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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