Etude de l´eau

Yefrin M. Chávez, Eng.
Etude de l´Eau
dimanche 10 septembre 2017 1Asociación Guatemalteca de Exportadores - AGEXPORT-
(502) 5017-8640
@yefrin
/yefrinmagdony
yefrin.wordpress.com

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Estudio del agua, mecánica de fluidos. 2016 – 55. Chávez López, Y.M. Reproducido con la
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Yefrin M. Chávez, Eng
Etude de l´Eau

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1. Cycle de
l'eau
¿Cuál es su importancia y su
relación con un sistema?

2. Précipitation
El objetivo es producir con eficiencia y efiacacia,
para ello es primordial conocer algunos

Cumulus
• Los cumulus con
rápidas corrientes
ascendentes pueden
generar chaparrones
fuertes de lluvia.

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Asociación Guatemalteca de Exportadores - AGEXPORT-
Lago de Atitlán
Fotografía: Carlos López
11
Estado actual del
agua en Guatemala

Evolución de la dinámica de la cobertura forestal

“
dimanche 10
septembre 2017
Asociación Guatemalteca de Exportadores - AGEXPORT- 15
Constitucionalmente,
a las aguas del país se les
ha otorgado el carácter de
“bienes de dominio
público”, de patrimonio
del Estado y de los
particulares, y su
“aprovechamiento, uso y
goce… se otorgan de
acuerdo con el interés
social”
AGUA
Constitución de Guatemala
Artículo 127
Constitución Política de la República de Guatemala.

Modelo de gestión con indicadores-señal priorizados para analizar los
recursos hídricos, con un enfoque sistémico
¿Por qué razón digo eso?
•Las estadísticas, que muestran que en el
país los usos consuntivos y no consuntivos
representan menos de una cuarta parte de
la oferta hídrica disponible.
•Los conflictos derivados de la falta de
acceso a fuentes seguras de agua potable,
principalmente en el área rural, donde el
24.73% de los hogares al año 2011 no posee
servicio de agua potable.
•Los elevados índices de contaminación del
recurso.

Tierras forestales de muy alta, alta y
media captación y regulación hidrológica
• Presentan condiciones severas de
pendiente y de profundidad efectiva del
suelo.
• Ocupan el 28% de la superficie nacional
(poco más de 3 millones de hectáreas).
• Son importantes en la regulación del
ciclo hidrológico y su uso es
preferentemente forestal,
• Debido a que el bosque propicia una
mejor infiltración y almacenamiento del
agua, y garantiza tasas mínimas de
erosión hídrica.
• 81.17% tiene un uso asociado a
cobertura vegetal permanente.

Uso del suelo en las tierras forestales de muy alta, alta y
media captación y regulación hidrológica. Año 2003

Intensidad de uso de la tierra en las tierras forestales de muy
alta, alta y media captación y regulación hidrológica. Año 2003

Utilización de agua en Guatemala por grandes grupos de actividades
económicas y de consumo (millones de m3). Periodo 2006-2010

Ríos y vertientes
• Guatemala posee 38 ríos principales,
distribuidos en tres vertientes
hidrográficas: la del Pacífico, con 18
ríos; la del Atlántico, con 10, y la del
Golfo de México, con 10
• Al menos 14 ríos principales y cuatro
lagos presentaron altos porcentajes
de contaminantes físicos, materia
orgánica, microorganismos, conta-
minantes tóxicos y materiales
cancerígenos, lo que implica riesgos
importantes por usar esas aguas
para consumo humano y riego.

Tierras con potencial de riego en Guatemala, por
vertiente hidrológica

Agua empleada en el riego agrícola de los principales cultivos
en Guatemala (millones de m3). Años 2003 y 2010

Incidencia y mortalidad infantil por enfermedades
de origen hídrico. Periodo 2003-2010

Índice de Desempeño Ambiental 2010 para Centroamérica

“
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sugerencias
DUDAS
comentarios

3. Sistemas
hidrólogicos
Qué es un sistema y como se vinculan con el volumen
de control y las ecuaciones de continuidad.

“
dimanche 10
septembre 2017
Cuál es el
porcentaje que
tenemos para el
consumo humano?
Y para el uso
agrícola?
¿DÓNDE
HAY MÁS
AGUA?

“
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Se calcula dividien-
do el volumen de agua
S en almacenamiento
por la tasa de flujo
(caudal) Q.
TIEMPO DE
RESIDENCIA

Fluido
Se denomina fluido a un tipo de medio
continuo formado por alguna sustancia
entre cuyas moléculas hay una fuerza de
atracción débil. Los fluidos se caracterizan
por cambiar de forma sin que existan
fuerzas restituidas tendentes a recuperar la
forma "original" (lo cual constituye la
principal diferencia con un sólido
deformable). Un fluido es un conjunto de
partículas que se mantienen unidas entre sí
por fuerzas cohesivas débiles y/o las
paredes de un recipiente; el término
engloba a los líquidos y los gases.

Características de los fluidos
Se denomina fluido a un tipo de medio continuo formado por alguna sustancia entre cuyas moléculas hay una fuerza de atracción débil. Los fluidos se caracterizan por cambiar de forma sin que exi
• Movimiento no acotado de las
moléculas: Son infinitamente
deformables, los desplazamientos que
un punto material o molécula puede
alcanzar en el seno del fluido no están
acotados. Esto se debe a que sus
moléculas no tienen una posición de
equilibrio, como sucede en los sólidos
donde la mayoría de moléculas ejecutan
pequeños movimientos alrededor de
sus posiciones de equilibrio.

Características de los fluidos
Se denomina fluido a un tipo de medio continuo formado por alguna sustancia entre cuyas moléculas hay una fuerza de atracción débil. Los fluidos se caracterizan por cambiar de forma sin que exi
• Compresibilidad: Todos los fluidos
son compresibles en cierto grado. No
obstante, los líquidos son altamente
incompresibles a diferencia de los gases
que son altamente compresibles.
• Viscosidad: aunque la viscosidad en los
gases es mucho menor que en los líquidos.
La viscosidad hace que la velocidad de
deformación puede aumentar las tensiones
en el seno del medio continuo, es decir, nos
permite predecir la velocidad de un fluido y
como este afecta al transporte de masa de
un lugar a otro, sabiendo que intervienen
variables como la densidad, la temperatura
y la presión

• Distancia Molecular Grande: Esta es unas
características de los fluidos la cual sus
moléculas se encuentran separadas a una
gran distancia en comparación con los
sólidos y esto le permite cambiar muy
fácilmente su velocidad debido a fuerzas
externas y facilita su compresión.
• Fuerzas de Van der Waals: Esta fuerza fue
descubierta por el físico holandés Johannes
Van der Waals, el físico encontró la
importancia de considerar el volumen de
las moléculas y las fuerzas intermoleculares
y en la distribución de cargas positivas y
negativas en las moléculas estableciendo la
relación entre presión, volumen, y
temperatura de los fluidos.

• Ausencia de memoria de forma: es
decir, toman la forma del recipiente
que lo contenga, sin que existan
fuerzas de recuperación elástica como
en los sólidos. Debido a su separación
molecular los fluidos no poseen una
forma definida por tanto no se puede
calcular su volumen o densidad a
simple vista, para esto se introduce el
fluido en un recipiente en el cual toma
su forma y así podemos calcular su
volumen y densidad, esto facilita su
estudio.

Tipos de fluidos: De acuerdo al estado de la materia
Se clasifican
en:
Gases
Se denomina gas al estado de agregación de la materia en el cual,
bajo ciertas condiciones de temperatura y presión, sus moléculas
intereaccionan solo débilmente entre sí, sin formar enlaces
moleculares, adoptando la forma y el volumen del recipiente que
las contiene y tendiendo a separarse, esto es, expandirse, todo lo
posible por su alta energía cinética. Los gases
son fluidos altamente compresibles, que experimentan grandes
cambios de densidad con la presión y la temperatura.
Liquidos
El líquido es un estado de agregación de la
materia en forma altamente incompresible (lo que
significa que su volumen es, muy
aproximadamente, constante en un rango grande
de presión).Las moléculas de los líquidos no están
tan próximas como las de los sólidos, pero están
menos separadas que las de los gases. Los líquidos
presentan tensión superficial y capilaridad,
generalmente se dilatan cuando se incrementa su
temperatura y pierden volumen cuando se
enfrían, aunque sometidos a compresión su
volumen es muy poco variable a diferencia de lo
que sucede con otros fluidos como los gases.

Tipos de fluidos: De acuerdo a su viscosidad y a su esfuerzo cortante
Se clasifican en:
Newtonianos
Un fluido newtoniano es un fluido cuya viscosidad puede
considerarse constante en el tiempo. Los fluidos
newtonianos son uno de los fluidos más sencillos de
describir. La curva que muestra la relación entre
el esfuerzo o cizalla contra su velocidad de deformación es
lineal. El mejor ejemplo de este tipo de fluidos es el agua.
se rige por la ey de Newton del esfuerzo cortante:
𝝉=−𝝁 𝒅𝒗/𝒅𝒙
No Newtonianos
Un fluido no newtoniano es aquel fluido
cuya viscosidad varía con la temperatura y
la tensión cortante que se le aplica. Como
resultado, un fluido no newtoniano no tiene un
valor de viscosidad definido y constante. Como la
viscosidad no es suficiente para definir a estos
tipos de fluidos, es necesario clasificarlos de
acuerdo a sus propiedades reologicas que se dan
en este hipervinculo:
Tipos de fluidos No Newtonianos

Tipos de fluidos: De acuerdo a su velocidad de flujo regido por el Número de Reynolds
se clasifican en :
Laminar (𝑅𝑒<2000)
Se caracteriza porque el movimiento de las partículas
del fluido se produce siguiendo trayectorias bastante
regulares, separadas y perfectamente definidas dando
la impresión de que se tratara de laminas o capas mas o
menos paralelas entre si, las cuales se deslizan
suavemente unas sobre otras, sin que exista mezcla
macroscópica o intercambio transversal entre ellas.
Transición (2000<𝑅𝑒<4000)
Aqui no se sabe con exactitud que
tipo de fluido predomina mas, ya que
se comporta como fluido laminar y
turbulento, es decir, se encuentran
las placas laminares en conjunto con
pequeñas irregularidades o
torbellinos en el mismo, por eso
recibe el nombre de transicion
Turbulento(𝑅𝑒>4000)
Este tipo de fluido es el mas usado
en ingenieria. En este tipo de flujo
las partículas del fluido se mueven
en trayectorias erráticas, es decir, en
trayectorias muy irregulares sin
seguir un orden establecido,
ocasionando la transferencia de
cantidad de movimiento de una
porción de fluido a otra, de modo
similar a la transferencia de cantidad
de movimiento molecular pero a
una escala mayor.

Tipos de fluidos: Debido a sus cambios de densidad con respecto al tiempo
se clasifican en
compresibles
Es aquel en los cuales los cambios de densidad de un punto a
otro no son despreciables, por fuerzas externas o variables
termodinamicas, la densidad varia de acuerdo con las
condiciones del sistema, es decir:
𝑑𝜌/𝑑𝑡≠0
incompresibles
Es aquel en los cuales los cambios de densidad de un punto a otro son
despreciables, mientras se examinan puntos dentro del campo de
flujo, es decir, cumplen con la siguiente ecuacion:
𝑑𝜌/𝑑𝑡=0
Lo anterior no exige que la densidad sea constante en todos los
puntos. Si la densidad es constante, obviamente el flujo es
incompresible, pero seria una condición mas restrictiva.

Tipos de fluidos: Por la variación de velocidad con respecto al tiempo
se clasifican en
permanente(estacionario)
se caracteriza porque las condiciones de velocidad de escurrimiento
en cualquier punto no cambian con el tiempo, o sea que
permanecen constantes o bien, si las variaciones en ellas son tan
pequeñas con respecto a los valores medios. Así mismo en
cualquier punto de un flujo permanente, no existen cambios en la
densidad, presión o temperatura con el tiempo, es decir:
𝝏𝑵/𝝏𝒕=𝟎
donde N es la densidad, presion, temperatura, etc.
en forma integral:
𝑵_𝒕=𝟏/𝒕 ∫25_𝟎^𝒕▒𝑵𝒅𝒕
no permanente(no estacionario)
En este tipo de flujo en general las propiedades de un fluido
y las características mecánicas del mismo serán diferentes de
un punto a otro dentro de su campo, además si las
características en un punto determinado varían de un
instante a otro se dice que es un flujo no permanente, es
decir:
𝝏𝑵/𝝏𝒕≠𝟎

Tipos de fluido: Por magnitud y dirección de la velocidad de fluido
se clasifican en
uniforme
Este tipo de flujos son poco comunes y
ocurren cuando el vector velocidad en
todos los puntos del escurrimiento es
idéntico tanto en magnitud como en
dirección para un instante dado o
expresado matemáticamente:
𝝏𝝂/𝝏𝑺=0
no uniforme
Es el caso contrario al flujo uniforme,
este tipo de flujo se encuentra cerca
de fronteras sólidas por efecto de la
viscosidad
𝜕𝜈/𝜕𝑆≠0

se clasifican en
unidimensional
Es un flujo en el que el vector de
velocidad sólo depende de una
variable espacial, es decir que se
desprecian los cambios de
velocidad transversales a la
dirección principal del
escurrimiento. Dichos flujos se dan
en tuberías largas y rectas o entre
placas paralelas.
bidimensional
Es un flujo en el
que el vector
velocidad sólo
depende de dos
variables
espaciales.
En este tipo de flujo se
supone que todas las
partículas fluyen sobre
planos paralelos a lo largo
de trayectorias que resultan
idénticas si se comparan los
planos entre si, no
existiendo
tridimensional
El vector velocidad depende de
tres coordenadas espaciales, es el
caso mas general en que las
componentes de la velocidad en
tres direcciones mutuamente
perpendiculares son función de las
coordenadas espaciales x, y, z, y del
tiempo t.

Diferencia entre flujo y fluido

Vasos comunicantes

Presión

3. Ecuación de
continuidad
Volumen de control, conservación de masas, leyes de
termodinámica y segunda ley de Newton

• Es el estudio del fluido en movimiento tomando en
cuenta la aplicación de los principios fundamentales de
la mecánica y la termodinámica, para desarrollar un
entendimiento físico entre las propiedades de los fluidos
y las fuerzas que interactúan entre el fluido y sus
fronteras, determinando un patrón de flujo resultante.
Dinámica de fluidos

Flujo en movimiento, transporte

Merci beaucoup!
Yefrin M. Chávez, Eng
yefrin.wordpress.com

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