Hidráulica

2. Un fluido en movimiento corresponde a un medio en el cual la
posición relativa de los elementos que lo forman varía en función del
tiempo. La cinemática se preocupa en describir este movimiento.
La cinemática de los líquidos trata del movimiento de sus
partículas, sin considerar la masa ni las fuerzas que actúan, en base al
conocimiento de las magnitudes cinemáticas: velocidad, aceleración y
rotación.

3. CAMPO DE FLUJO. Un campo de flujo es cualquier región en
el espacio donde hay un fluido en movimiento, a condición de
que la región o subregión del flujo quede ocupada por fluido.
En cada punto del campo de flujo es posible determinar o
especificar una serie de magnitudes físicas, ya sea escalares o
vectoriales, que forman a su vez campos independientes o
dependientes dentro del flujo. En un campo escalar se define
por la magnitud que adquiere la cantidad física. Un campo
vectorial, además de la magnitud, se necesita definir una
dirección y un sentido para la cantidad física a la que
corresponde.
Las magnitudes físicas de los campos escalares y vectoriales
de un campo de flujo son funciones de punto y del tiempo, ya
que su magnitud puede variar no solo de un punto a otro sino
también de un instante a otro.

4. TUBO DE CORRIENTE. Es un tubo cuyas paredes están formadas por
líneas de corriente. Esto representa un tubo de donde las partículas no
pueden salir ya que la velocidad en las paredes es paralela a ellas. La
noción del tubo de corriente tiene un particular interés en mecánica de
fluidos ya que con el se pueden representar casos prácticos, como por
ejemplo el flujo en una tubería, de la cual no pueden salir el flujo, por lo
tanto se puede considerar como un tubo de corriente.

5. LÍNEAS DE CORRIENTE. Son líneas
imaginarias continuas que se dibuja de
manera que la dirección de la velocidad
instantánea de una partícula en un punto
cualquiera sea tangente a la línea de flujo
que pasa por dicho punto.
Las líneas de corriente están fijas y
coinciden con la trayectoria de las
partículas de fluido solo si el flujo es
estacionario. En flujo no estacionario las
líneas de corriente cambia a medida que
transcurre el tiempo.
TRAYECTORIA. Lugar
las
geométrico de
posiciones que describe
una misma partícula en el
transcurso del tiempo.

6. SEGÚN LA
VISCOSIDAD
FLUJO IDEAL
FLUJO REAL
Es unfluidocarentedefricción.
Es deciresnoviscosoporlo
tantosuviscosidadesnula
Fluidoscuyaviscosidades
distintadecero.

7. SEGÚN LA
DENSIDAD
FLUJO
INCOMPRESIBLE
FLUJO
COMPRESIBLE
Cuandonohayvariacionesde
densidadenfuncióndela
posición. Generalm
enteel flujo
deloslíquidosesincompresible
La densidaddel fluidovaríade
puntoapunto, engeneral esuna
funcióndelascoordenadas.

8. SEGÚN LA
VELOCIDAD
ANGULAR
FLUJO
ROTACIONAL
FLUJO
IRROTACIONAL
Cuando cualquier
partícula del fluido no
poseevelocidad
Cuando la velocidad
angular neta del
elemento de fluido es
igual acero.
La velocidad angular
es una medida de la
velocidad de rotación.
Se define como el
ángulogiradoporuna
unidad de tiem
po y
se designamediantela
letragriegaω.

9. SEGÚN SUS
DIMENSIONES
UNIDIMENSIONAL
TRIDIMENSIONAL
Cuandotodoslosvectoresdevelocidad
sonparalelosydeigualmagnitud,esdecir
sólodependedeunavariableespacial
Es un flujoenel que el vector velocidad,
solo dependede dos variables espaciales.
En éstesesuponeque todaslaspartículas
fluyensobreplanosparalelosalo largode
trayectorias
BIDIMENSIONAL
El vectorvelocidaddependedetrescoordenadas
espaciales,eselcasomasgeneral enquelas
componentesdelavelocidadentresdirecciones
mutuamenteperpendicularessonfuncióndelas
coordenadasespacialesx, y, z.

10. CON
RESPECTO A
LA POSICIÓN
FLUJO
UNIFORME
FLUJO NO
UNIFORME
Cuandoel vectorvelocidaden
todoslospuntosesidéntico
tantoenmagnitudcomoen
direcciónparauninstante
dado.Estetipodeflujoes
pococomún.
En este flujo es todo lo
contrario al flujo Uniforme,
aquí el vector velocidad varía
con respecto a la posición en
untiempodado.

11. CON
RESPECTOAL
TIEMPO
FLUJO
PERMANENTE
FLUJO NO
PERMANENTE
Este tipo de flujo se caracteriza
porque las condiciones de
velocidad en cualquier punto no
cambianconeltiempo. Noexisten
cambiosenla densidad, presión o
temperatura con el tiempo.
También se conocen como
estacionarios.
En este flujo es todo lo
contrario al flujo Permanente,
aquí el vector velocidad varía
con respecto al tiempo. Se
conoce también como no
estacionarios.

12. SEGÚN SU
RÉGIMEN
TRANSICIÓN
LAMINAR
TURBULENTO
Laspartículasdel líquidose
muevensiemprealolargode
trayectoriasuniformes, encapas
oláminas, conel mismosentido,
direcciónymagnitud
Laspartículassemuevensiguiendo
trayectoriaserráticas,desordenadas,
conformacióndetorbellinos.
Cuandoaum
entalavelocidaddel
flujo,latendenciaal desordencrece
A medidaqueaumentala
velocidad,seproduceuna
transicióndelrégimen
laminaralturbulento
NÚMERO
DE
REYNOLDS

13. Osborne Reynolds (1842–1912), publicó en 1883 su clásico experimento
mediante el que estableció el Número de Reynolds, el cual es un número
adimensional que relaciona las fuerzas inerciales con las fuerzas viscosas y
da como resultado el régimen del flujo. Éste varía al modificar la velocidad
y/o la viscosidad del flujo.

14. FLUJO
LAMINAR
FLUJO
TRANSICIÓN
FLUJO
TURBULENTO
NR<2000
NR>4000
2000≤NR≤4000

15. Es la cantidad de flujo que circula en un sistema por unidad de tiempo, se
puede definir también como caudal o gasto. Y se puede expresar
mediante los tres términos siguientes:
M La rapidez de flujo de masa, es la masa de fluido que
circula por una sección por unidad de tiempo.
W La rapidez de flujo de peso, es el peso de fluido que
circula por una sección por unidad de tiempo.
Q La rapidez de flujo de volumen, es el volumen de fluido
que pasa por una sección por unidad de tiempo. V:V
elocidad
A: Área

17. 1.- “Principio de Continuidad”. Conservación de la materia.
2.- Segunda Ley de Newton. Impulso y Cantidad de movimiento.
3.- Primera Ley de la Termodinámica. Conservación de la energía.
4.- Segunda Ley de la Termodinámica.

18. La ecuación de continuidad
no es más que un caso
particular del principio de
conservación de la masa. Se
basa en que el caudal (Q) del
fluido ha de permanecer
constante a lo largo de toda
la conducción. Dado que el
caudal es el producto de la
superficie de una sección del
conducto por la velocidad
con que fluye el fluido,
tendremos que en dos
puntos de una misma tubería
se debe cumplir que:
Para flujos incompresibles y permanentes:

19. Ejemplos:
1.- Por una tubería de 3.9 cm de diámetro circula agua a una velocidad cuya magnitud
es de 4.5 m/s. En la parte final de la tubería hay un estrechamiento y el diámetro es de
2.25 cm. ¿qué magnitud de velocidad llevará el agua en este punto?
2.- Por una manguera de bomberos de 0.25 metros de diámetro sale a presión agua
que fluye a una velocidad de 10.5 m/s, si la manguera se achica en su boquilla de
salida a 0.1 metros de diámetro ¿con qué velocidad saldrá el chorro?

20. 3.- Un túnel de agua tiene una sección transversal circular que se restringe
de un diámetro de 3.6 metros a la sección de prueba, que es de 1.2 metros
de diámetro. Si la velocidad de flujo es de 3 m/s en el tubo de diámetro
mayor, determine la velocidad del fluido en la sección de prueba.

21. Ejemplo:
4.- Un jardinero usa una manguera para llenar una cubeta de 30 litros, el
jardinero observa que tarda 2 minutos en llenar la cubeta. A la manguera se
le conecta una boquilla con abertura de 0.5 cm² de área de sección
transversal ¿a qué velocidad saldrá el chorro de agua?

22. EJEMPLO: En la figura se muestra la bifurcación de un tubo que tiene los diámetros
indicados. El agua que circula dentro del tubo entra en A y sale en C y D. Si la
velocidad media en B es de 0,60 m/s y en D es de 2,70 m/s. Calcule las velocidades
en A y en C, el gasto total y el gasto en cada rama de la tubería.
A B
C
D
ØA = 0,15 m
ØB = 0,30 m

23. La energía ni se crea ni se
destruye, se transforma en
otra. Este enunciado es de
la Ley de Conservación de
energía.

24. La ecuación de Bernoulli o de conservación de la energía, indica que en
un fluido en movimiento sometido a la acción de la gravedad, la suma de
las alturas geométrica, manométrica y cinética es constante para los
diversos puntos de una línea de corriente.

25. El fluido tendrá las siguientes formas de energía:
Energía potencial: es debido a su elevación. Ep=z
Energía cinética o de velocidad: es debido a su velocidad Ec=
V2/2g
Energía de presión: en ocasiones conocida como energía del
flujo o trabajo de flujo. Ef= p/γ Para flujos idealese
incompresibles