Hidráulica aplicada a la Agronomía

Unidad II · Hidrocinemática

Capítulo 2.2: Clasificación de los flujos. Observa el fenómeno, comprende la ecuación y aplica lo aprendido.

2.2 · Clasificación de los flujos

Dos preguntas diferentes: ¿cambia la velocidad en un punto mientras pasan los minutos? ¿Cambia entre dos puntos si observamos el mismo instante?

Matriz para clasificar el movimiento; el criterio depende de qué se compare
ComparaciónNo cambiaSí cambia
En un punto fijo, a lo largo del tiempoPermanente respecto de la variable observadaNo permanente
Entre posiciones, en el mismo instanteUniforme respecto de la variable observadaNo uniforme

Un flujo puede ser permanente y no uniforme a la vez: en una transición geométrica, la velocidad puede diferir entre dos secciones sin variar con el tiempo en cada punto. En cambio, el arranque de una bomba genera un cambio temporal durante el periodo observado. Siempre indica variable, lugar e intervalo; una sola foto no permite afirmar permanencia.

Comparación en espacio y tiempoDos medidores P y Q se ubican en secciones diferentes de un canal. En el primer instante P indica 0.4 y Q 0.6 metros por segundo; en el segundo instante repiten los mismos valores. El flujo es permanente en esos puntos durante el intervalo, pero no uniforme entre P y Q.PQ0.40 m/s0.60 m/sMismos valores en t₁ y t₂
Datos didácticos: permanente durante el intervalo observado en P y Q; no uniforme entre P y Q para la velocidad medida.

Ejemplo resuelto · una bomba y dos puntos

Durante cinco minutos, P registra 0.40 m/s y Q 0.60 m/s, sin cambio apreciable en cada registro. La velocidad es permanente en P y Q durante esos cinco minutos y no uniforme entre P y Q. No hemos demostrado qué sucede fuera de esos lugares o de ese tiempo.

Practica: una bomba arranca y en P se registran 0.1; 0.3 y 0.5 m/s. En Q solo se midió 0.7 m/s al final. ¿Qué clasificación temporal sí puedes sostener? ¿Qué comparación espacial requiere datos tomados al mismo instante?

“Laminar” y “turbulento” describen otra característica del movimiento. Aquí se reconocen visualmente de forma inicial; su criterio cuantitativo se estudia después.

Las cuatro combinaciones posibles

Clasificar exige declarar la magnitud que se compara. En esta tabla usamos la velocidad del agua; las situaciones son modelos didácticos, no diagnósticos hechos con una sola observación.

Combinaciones de cambio temporal y espacial
Uniforme: igual entre posicionesNo uniforme: diferente entre posiciones
Permanente: igual con el tiempo en cada puntoTramo ideal de canal recto con sección constante y velocidad representativa estable.Transición geométrica estable: cada punto conserva su lectura, pero P y Q difieren.
No permanente: cambia con el tiempo en un puntoModelo ideal en que toda la zona cambia de velocidad por igual al mismo instante.Arranque de bomba con velocidades que además difieren entre dos secciones.

Procedimiento de decisión

  1. Elige una variable: velocidad, tirante o caudal.
  2. Para permanencia, compara esa variable en el mismo punto a dos o más tiempos.
  3. Para uniformidad, compárala en dos posiciones al mismo tiempo y bajo una definición espacial clara.
  4. Si falta una de estas parejas de datos, escribe «información insuficiente» para esa clasificación.

Segundo ejemplo · durante el arranque

En P se registran 0.10; 0.30 y 0.50 m/s en tres instantes. El movimiento es no permanente en P durante ese arranque. Una lectura de 0.70 m/s en Q tomada en el último instante permite decir que, para esa comparación P–Q, la velocidad es no uniforme en ese instante; no describe automáticamente el resto del canal.

Orientación para la práctica

Las lecturas cambiantes de P justifican «no permanente». Para comparar P con Q utiliza el valor de P al mismo instante que el de Q: 0.50 frente a 0.70 m/s. Una lectura tomada en otro momento no serviría para decidir uniformidad.