Este documento presenta conceptos básicos de hidráulica como tipos de flujo, ecuación de continuidad, ecuación de Bernoulli y energía en fluidos. Explica flujo permanente y no permanente, uniforme y variado, así como combinaciones de estos. También cubre principios de conservación de masa y energía aplicados a la dinámica de fluidos.

1. Curso Hidráulica Básica.
*Tipos de Flujo
Ecuación de
continuidad
Ecuación de Bernoulli

2. Tipos de Flujo
Permanente
No Permanente
Uniforme
No uniforme
0
=


t
V
0
=


t

0
=


t
Q
0



t
V
0



t
P
0



t

0



t
Q
Transporte de fluidos por tuberías con Q cte, Flujo por un
canal de pendiente fija.
Transporte de fluidos por tuberías con Q vble, Vaciado de un
depósito por un orificio de fondo, Inundaciones, Ola que se
desplaza en un canal
0
=


S
V
0
=


S
P
0
=


S

0
=


S
Q
0
=


t
Y
0



t
Y
0
=


S
Y
0



S
V
0



S
P
0



S

0



S
Q
0



S
Y
Flujo por un canal de pendiente uniforme.
Flujo por un canal de pendiente variable.
Curso Hidráulica Básica.

3. y1
y2
y1 > y2
La altura del flujo varía a lo
largo del canal
Flujo no uniforme→ gradualmente
variado
Resalto hidráulico estable
y1
y2
Flujo no uniforme→
rápidamente variado
Tipos de Flujo
Canal de pendiente Variable. Laboratorio de Hidráulica Unal Man.
Fuente: Archivo fotográfico practicas de laboratorio
Canal de pendiente Variable. Laboratorio de Hidráulica Unal Man.
Fuente: Archivo fotográfico practicas de laboratorio
Curso Hidráulica Básica.

4. Combinaciones:
Flujo uniforme permanente
A B
A
V1
t=1
A B
A
V2
t=2
B
V2
B
V1
A
V1 B
V1
A
V2 B
V2
=
=
=
=
Flujo uniforme No permanente
A
V1 B
V1
A
V2 B
V2
=
=
≠
≠
Curso Hidráulica Básica.
Físicamente este tipo de flujo es
imposible de lograr…

5. A B
A
V1
t=1
A B
A
V2
t=2
B
V2
B
V1
Flujo variado permanente
A
V1 B
V1
A
V2 B
V2
≠
≠
=
=
Flujo variado no permanente
A
V1 B
V1
A
V2 B
V2
≠
≠
≠
≠
Combinaciones
:
Curso Hidráulica Básica.

6. Línea de corriente:
La trayectoria seguida por una partícula
V1
V2
V3
V4
El conjunto de trayectorias para todas las partículas representa el
movimiento de la corriente entera
Permite otra clasificación:
Flujo laminar:
Flujo turbulento:
Las trayectorias no se cruzan ni
se intersecan
Cuando las trayectorias se
cruzan
Esta clasificación se complementará
mas adelante con el número de
Reynolds
Fuente: Material de apoyo. Libro Hidráulica de Tuberías. Juan
Saldarriaga
Fuente: Material de apoyo. Libro Hidráulica de Tuberías. Juan
Saldarriaga
Curso Hidráulica Básica.

7. Principios fundamentales en la
dinámica de los fluidos:
Conservación de la masa:
Conduce a la ecuación de continuidad
Energía: Ecuación de Bernoulli
Curso Hidráulica Básica.

8. Conservación de la masa:
Flujo permanente
´La masa que entra al tubo de corriente por unidad de tiempo es igual a la que
sale’
dA1 dA2
Considerando que Q=A ·V
dA1 ·v1 · ρ1 = dA2 · v2 · ρ2
Flujo incompresible: ρ1 = ρ2 dA1·v1 = dA2·v2

 = 2
2
1
1 v
dA
v
dA
2
1 Q
Q =
Curso Hidráulica Básica.
2
2
1
1 V
A
V
A =

9. Curso Hidráulica Básica.
Caudal
En dinámica de fluidos, caudal es la cantidad de fluido que
pasa en una unidad de tiempo. Normalmente se identifica con
el flujo volumétrico o volumen que pasa por un área dada en la
unidad de tiempo. Menos frecuentemente, se identifica con el
flujo másico o masa que pasa por un área dada en la unidad de
tiempo.

10. Energía: Ecuación de Bernoulli
La deducción de la ecuación de Bernoulli se puede hacer desde dos
enfoques:
A partir de la integración de las
ecuaciones diferenciales de Euler:
Ecuaciones que describen el
movimiento de un fluido ideal
A partir de una
deducción
energética
Curso Hidráulica Básica.

11. Clasificación de las Energías en un fluido
incompresible:
•Energía potencial geodésica
•Energía de presión
•Energía Cinética
Energía: Capacidad de un cuerpo de realizar trabajo
mecánico.
Unidades de Energía= unidades de Trabajo, SI : J = N·m = kg· m2 · s-2
Energía específica= e
Energía por unidad de peso J/N = N ·m/N =
m
Curso Hidráulica Básica.
unidades de longitud

12. Energía potencial geodésica
Trabajo para mover un volumen dado de fluido de
un nivel de referencia =0 a una altura Z
Trabajo= F·d
z
gV
Eg 
= 
m
N
m
m
s
m
m
kg
Eg 
=



=
3
2
3
unidades
Energía potencial
geodésica
específica por
unidad de peso
z
gV
z
gV
eg =

=


La fuerza que interviene en este trabajo es el peso
z
0
Curso Hidráulica Básica.

13. Energía de presión
Trabajo para mover un volumen dado de fluido una distancia x
Fuerza de presión: pA
P
x
p
E
x
A
p =


V
p
Ep 
=


p
V
V
p
ep =

=
unidades
m
N
m
m
N
E p 
=

=
3
2
A
Energía de presión específica
por unidad de peso
Curso Hidráulica Básica.

14. Energía cinética
La energía cinética total de m kg de fluido es:
2
2
mv
Ev = unidades m
N
s
m
kg
Ev 
=

= 2
2
g
v
gm
mv
e
m
V
V
mv
V
mv
e
v
v
2
2
/
2
2
2
2
2
2
=
=
=
=
=





Energía cinética
específica por
unidad de peso
Curso Hidráulica Básica.

15. Ecuación de Bernoulli para un fluido ideal
Según el principio de conservación de la energía, esta será la misma en
cualquier sección transversal de una corriente de fluido, por lo tanto
1 2
E1=E2
v
p
g
v
p
g E
E
E
E
E
E 2
2
2
1
1
1 +
+
=
+
+
2
2
2
2
2
2
2
2
1
1
1
1
mv
V
p
gV
mv
V
p
gV +
+
=
+
+ 

Ecuación de Bernoulli sin pérdidas en su forma 1. Expresada para energía
total (J)
Un fluido ideal es aquel que no presenta rozamiento ni con el contorno
ni entre las diferentes láminas de fluido
Curso Hidráulica Básica.

16. g
v
p
z
g
v
p
z
2
2
2
2
2
2
2
1
1
1 +
+
=
+
+


2
2
2
1
1
1 v
p
g
v
p
g e
e
e
e
e
e +
+
=
+
+
Ecuación de Bernoulli sin pérdidas en su forma 2. Expresada para energía
específica por unidad de peso (m)
Ecuación expresada en alturas equivalentes
Altura de
presión
Altura geodésica Altura de velocidad
Altura total o Carga total =H
Lo anterior expresado en energía específica por unidad de peso será:
Curso Hidráulica Básica.

17. L
H
g
v
z
p
g
v
z
p
+
+
+
=
+
+
2
2
2
2
2
2
2
1
1
1


En un fluido Real
→ Aparece la energía de fricción o energía producida por rozamiento
que en el caso de un fluido incompresible se traduce en pérdidas
→ La viscosidad origina rozamiento tanto del fluido con el contorno por
donde transita, como entre las partículas de fluido.
→ La ecuación de Bernoulli se transforma en:
Pérdidas hidráulicas: Incluyen
pérdidas por fricción + perdidas
locales o menores

+
= l
f
L h
h
H
Perdidas locales o menores son aquellas producidas por contracciones en la
tubería, accesorios (empates, codos, rejillas, etc..etc..)
Curso Hidráulica Básica.

18. Gráfico de Energía (alturas equivalentes) entre dos
puntos
Nivel de referencia,
Z=0
Línea de Carga total=H
Z1
P1/γ
V1
2/(2g)
Z2
P2/γ
V2
2/(2g)
HL (pérdida de carga ó de
energía)
L
H
g
v
p
z
g
v
p
z +
+
+
=
+
+
2
2
2
2
2
2
2
1
1
1


Línea del
Gradiente
hidráulico
Línea del
Gradiente de
Energía
Curso Hidráulica Básica.

19. L
H
g
v
z
p
g
v
z
p
+
+
+
=
+
+
2
2
2
2
2
2
2
1
1
1


Si se tiene energía proporcionada o cedida debe incluirse en la
ecuación, así mismo como el resto de pérdidas hidráulicas, por lo tanto
una ecuación general de la energía entre dos puntos de tubería quedará:
L
T
B H
g
v
z
p
H
H
g
v
z
p
+
+
+
=
−
+
+
+
2
2
2
2
2
2
2
1
1
1



+
= l
f
L h
h
H

= b
B h
H

= tur
T h
H
Curso Hidráulica Básica.
Energía
suministrada por
una bomba
Energía cedida
a una turbina

20. En la práctica podemos utilizar la ecuación de Bernoulli, combinada con la
ecuación de continuidad para resolver múltiples problemas donde se desee
conocer, presión en uno o varios puntos, caudal que pasa por una tubería,
potencia requerida por una bomba, energía cedida a una turbina….
Ejemplos…..
Curso Hidráulica Básica.

21. Si se tiene Energía específica por unidad de peso, o una altura equivalente H
Peso de todo el flujo en un intervalo de tiempo determinado (1 s) → Q[m3/s]* γ[N/m3]
Potencia= Q γH [Nm/s]→[W]
POTENCIA HIDRÁULICA
Ejemplo:
Calcular la energía ( en altura equivalente) producida por una bomba de 30kW y
eficiencia 85%, si el fluido que debe bombear es petróleo (ν=4*10-4m2/s,
ρ=0,89g/cm3) con un caudal de 0.120 m3/s
Para Bombas es necesario incluir la eficiencia η
P= (Q γH)/ η
P= (Q γH)/ η
H= η P/(Q ρg)
H= 0.85 x 30000W/(890 kg m-3 x 0.12 m3 s-1 *9.81 m s-2)
H=24.34 m
Potencia: Cantidad de Trabajo (Energía) por unidad de tiempo