Que hace a las partículas moverse hacia arriba cuando ellas son transportadas por saltación?
Ecuación de Bernoulli• El flujo de un fluido
(aire, agua u otro) dentro de un tubo. El tubo es más angosto de un extremo que del otro.
• El flujo de agua dentro de un canal. Un obstáculo en el fondo del canal reduce la seccion tranversal del fluido por encima de él.
Ecuación de Bernoulli
La sección tranversal del tubo es menor en un extremo que en el otro. Si se mantiene un transporte constante del fluido a lo largo del tubo , la misma cantidad de fluido debe entrar y salir en un determinado periodo de tiempo. Para esto la velocidad es mas grande en el extremo mas angosto.
Ecuación de Bernoulli• Conservación de la energía, asumiendo
que no hay perdida de energía debido a friccion.
• Energía potencial = ρgh Constante por que h no cambia de donde
el fluido comenza a donde termina.
• Energía cinética = ρV²/2 Cambia dependiendo de si la velocidad
disminuye o aumenta.
• Energia de presion = P Es la energía que guarda un fluido
comprimido Cambia para conservar la energia en el
sistema
• Energia total = ρgh + ρV²/2+ PModificado de Sedimentology and Stratigraphy de Gary Nichols
En el lado angosto del tubo
• La energía de presión debe ser reducida para compensar el incremento de la energía cinética causada por la constricción del fluido.
• La velocidad encima del obstáculo del canal será mas grande que corriente arriba y corriente abajo de él.
• Velocidad de flujo (U)• Densidad del fluido (ρ)• Viscosidad cinematica (v) con v=μ/ρ (m²/s)• Diámetro del tubo o profundidad del canal (D).
Numero de Reynolds
Fuerzas de inercia(inducidas por el flujo) / Fuerzas de viscocidad(resistencia)
Cuando las fiuerzas de viscocidad son mas grandes , el momentum (masa x velocidad ) es trasferido por la atraccion de las moleculas del fluido (Laminar).
Cuando las fuerzas de viscocidad son pequeṅas comparadas con las fuerzas de inercia , el momentum (masa x velocidad ) es trasferido por turbulencia (Turbulento)
R = UD / ν
Número de Reynolds
• La velocidad del flujo en el tanque esta determinada por la altura del tanque y el diametro del tubo.
• Se inyecta tinta.• Bajas velocidades la tinta permanecia
formando una linea paralela al tubo• A velocidad intermedia se conservaba la
franja de tinta pero no era paralela al tubo.
• A altas velocidades , el la trayectoria del fluido era irregular y la tinta se distribuia rapidamente.
La relacion entre la viscocidad de fluido( ,m atraccion entre las moléculas), el shear stress, ;t y el gradiente de velocidad (varia de 0 a U cerca a la placa superior)esta dada por:
du
dy
La distribución de la velocidad en fluidos turbulentos tiene un fuerte gradiente cerca del fondo(parecida a la del flujo laminar) y una velocidad muy uniforme lejos del fondo.
La velocidad es cero en algún punto justo debajo del fondo.
La velocidad es cero sobre el fondo
• Los flujos turbulentos tienen dos regiones
y
du
dy
y
du du
dy dy
Alta velocidad
Baja velocidad.
Donde h refleja la eficiencia por la cuál la turbuencia transfiere el momentum. La fuerza de viscocidad es muy pequeṅa comparada con la fuerza de inercia
El momentum es transferido solamente por accion de la viscocidad es decir , una capa de fluido arrastra las particulas debido a la viscocidad.
La fórmula para predecir la velocidad de flujo en una distancia (y) de un fondo rugoso está dada por:
*
2.38.5 logy
o
u y
U y
*oU
k : La constante de Von Karman constant (0.41 para aguas claras)
U* : shear velocity, forma de expresar shear stress en términos de velocidad
30o
dy d : tamano de granoY : altura por encima del fondo
Subdivisión de fluidos turbulentos
Caracterizada por flujos secundarios y remolinos
Zona amortiguadora o de transicion
Debido a la interaccion con la turbulencia no es estrictamente laminar.
*U d
*RBoundary Reynolds number
Un fondo es :
Dinamicamente liso cuando la subcapa viscosa tiene mayor espesor que los granos.
(R*<5)
Dinamicamente rugoso cuando los granos son mas altos que la capa viscosa. R*>70)
Boundary Reynolds number es usado para determinar la relacion entre d y d
*
12
U
Espesor de la subcapa viscosa
d : tamano de grano
Cual es R* tal que , tamano de grano (d) y espesor de la subcapa viscosa (d ), sean iguales?
Se sustituye d por d *
*
12U
U
*R = 12
R* < 12 d > d R* = 12 d = d R* > 12 d < d
• Los fondos turbulentos son clasificados con base a la relación entre el espesor de la capa viscosa y el de los granos.
• Debido a que el tamano de los granos es un rango la clasificacion es:
flujos turbulentos• Se caracterizan por ser caóticos.
Se observa una variación rápida y una lentaestas dos componetes representan diferentes patrones de movimiento del fluido organizado que actuan en diferentes escalas. (estructuras del flujo turbulento)
Curva hipotética de los cambios de velocidad en un punto
OUTER LAYER
Paquetes de fluido que forman una espiral con eje paralelo ala direccion de flujo y producen un movimiento vertical en el fluido.
Fluidos secundarios
En canales meándricos
<shear stress< UDepositación
>shear stress >UErosión
Remolinos o vórtices
• Paquetes de fluido que rotan en dirección perpendicular a la direccion de flujo principal.
• Viajan en la direccion del flujo principal al 80% de la velocidad de la superficie del agua (U¥).
Variación del Shear stress(T)
Roller eddy
Subacapa Viscosa
El espaciamiento entre lineas (l) varia con shear velocity y la viscocidad cinematica
l puede ser de milimetros a centimetros e incrementa con la presencia de sedimentos
*
100
U
Debido a la inestabilidad de las lineas(bursting cycle o bursting process)
Burst: Eyección del fluido de baja rapidez(<To) suspende sedimento
Sweeps: Inyeccion de fluido de alta rapidez (>To) genera turbulencia
Número de Froude
• F = U/ • F es la relación entre fuerzas de inercia/fuerzas
de gravedad que actuan sobre la superficie del agua
• Cuando :F < 1 el fluido es subcrítico o tranquiloF = 1 el fluido es críticoF > 1 el fluido es supercrítico o rápido
gD
El termino es la velocidad a la cual las ondas se propagan sobre la superficie del agua
si F>1 estará en fase con el fondo
Si F<1 U <
las ondas sobre la superficie se propagaran corriente arriba porque su velocidad es mayor que la velocidad de flujo
Si F<1 la superficie del agua estará fuera de fase con el fondo
Si F>1 U>
las ondas de la superficie irancorriente abajo
gDgD
gD
Número de Froude
F = U/
F es la relación
Cuando :F < 1 el fluido es subcrítico o tranquiloF = 1 el fluido es críticoF > 1 el fluido es supercrítico o rápido
gD
fuerzas de inercia que actuan sobre el fluido-------------------------------------------------------------------------------
- fuerzas de gravedad que actuan sobre la superficie de agua
Recommended
