Clase 01 Hidraulica

UNIVERSIDAD NACIONAL SAN CRISTOBAL DE HUAMANGA Facultad de Ingeniería de Minas, Geología y Civil Escuela Profesional de Ingeniería Civil Capítulo 1: Nociones Introductorias

Ing. Saúl W. Retamozo Fernández

Nociones Introductorias

Saúl Reta Retamozo mozo | saul.retamozo@ [email protected] unsch.edu.pe |

Hidráulica. Parte Parte de la mecánica mecánica que estudia el equilibrio y el mov imiento d e los fluidos.

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Saúl Retamozo | [email protected] |

Fluidos. Son sustancias que fluyen indefinidamente entre acciones externas. Los fluidos se encuentran en estado físico y en estado gaseoso.

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Dimensiones físicas. Número relacionado con las propiedades físicas de un objeto.

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Dimensiones físicas.

Todo problema relacionado con el movimiento de los fluidos puede ser definido en términos de longitud, tiempo, fuerza o longitud, tiempo , masa. La equivalencia entre ambos sistemas viene establecida por la ecuación de Newton. Se dice que un sistema de unidades mecánicas es consistente cuando una fuerza unitaria hace que una masa unitaria experimente una aceleración unitaria.

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Dimensiones físicas. Sistema

Masa

Longitud

Tiempo

Fuerza

Temperatura

Kg

m

s

N

K

1 kg m/N s2

slug

pie

s

lb

ºR

1 slug pie/lb s 2

US. Inconsistente

lbm

pie

s

lb

ºR

32,174 lbm pie/lb s2

Métrico , cgs

g

cm

s

Dina

K

1 g cm/dina s2

Métrico, mks

kg

m

s

kgf

K

9,806 kg m/kgf s2

SI

go

(Sistema Internacional) USC Sistema de unidades inglesas (SIN)

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Dimensiones físicas. 1Kgf = 9.807 newt on = 2.205 lbf 1newton = 105 dina 1 grf = 980dinas 1 slug = 32.174lbm = 14.59kgm =1.488UTM 1HP = 76kgf.m/seg. 1CV = 75kgf.m/seg. 1 atm = 14.7 lbf /pul g2 =76cm de Hg = 10.33 m de agua=10,330kg/m2 = 1,033gr/cm2

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Dinámica de flui dos. Es una de las ramas mas complejas de la mecánica. Aunque cada gota de fluido cumple las leyes del movimiento de Newton las ecuaciones que describen al movimiento del fluido pueden ser extremadamente complejas.

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Fuerza Hidrodinámica. Es la parte de la física que estudia las propiedades y comportamiento de los líquidos en movimiento. Líquido ideal o fluido ideal: Es aquel que una vez puesto en movimiento no pierde energía mecánica. No existen fuerzas de rozamiento (no con servativas) que se opong an a su desp lazamiento . Líquido real o fluido real: Es aquel, en el que, al existir fuerzas de rozamiento, la energía mecánica no se con serva pues part e de ella se dis ipa en forma de calor.

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Teoría dimensional – Teorema

Saúl Retamozo | [email protected] | 10

de Buckingh am

Establece que en un problema físico en que se tengan “ n” variables que incluyan “ m” dimensiones distintas; las variables se pueden agrupar en “ n-m” grupos adimensionales independientes. A lo s gr up os adi mensional es, se les su ele denom inar par ámet ro s adicinionales de Buckingham, al ser su expresión un producto adimensional.



Teoría dimensi onal – Parámetros adimensionales Las magnitudes que intervienen en el movimiento de fluidos, se pueden agrupar en tres tipos:



Teoría dimensi onal – Parámetros adimensionales Los parámetros adimensionales asociados a las magnitudes anteriores, vienen determinadas por relaciones entre los diversos efectos que se pueden considerar:



Teoría dim ensional – Normalización . Es un método para obtener los parámetros adimensionales que controlan un determinado flujo. Se reescriben las ecuaciones diferenciales de conservación, de forma que aparezcan variables adimensio nales, y además que su ord en de magnit ud sea la uni dad.



Teoría dim ensional – Teoría de Modelos. Prototipo, modelo y sus respectivos flujos considerados, están relacionados entre si por tres tipos de semejanza: geométrica, cinemática y dinámica. Semejanza geométrica:

Semejanza cinemática:

Semejanza dinámica:



Teoría dimensional Método para sistemáticos.

verificar

ecuaciones

y

planificar

experimentos

A par ti r de est e anál is is se obti ene un a serie de gr up os adimensionales, que van a permitir utilizar los resultados experimentales o btenidos en condici ones limit adas.



Propi edades aplicables a un fluid o en circulación. Caudal (C o Q): Volumen de fluido qu e cir cul a en la unidad de tiempo.

Velocid ad (v): Longitud recorrida (x) por el fluido circulante en la unidad de tiempo.

Flujo (F): Masa o volumen de fluido que atraviesa un área perpendicular a la dirección del movimiento en la unidad de tiempo.



Trayectoria de partículas Es un fenómeno poco estudiado, porque en la mayoría de ellos se usa la descripc ión Euleriana, en donde cantidades como la velocidad o la presión son funci ones de la velocidad y del tiempo. Cuando un flu jo es estacionario las líneas de cor riente coinciden c on las trayectorias de partículas de fluido, pero si hay una dependencia tempor al esto ya no es así.



Tipos de movim iento de un flui do Línea de corriente: Trayectoria descrita por las partículas de un líquido en movimiento.

Laminar: Las capas vecinas de fluido se deslizan en forma ordenada, siguiendo líneas de corriente y en las que la velocidad, vector tangente a l a trayectoria de cada partícula de líquido, esta to talmente determinada. Turbulento: Existen remolinos o vórtices, por lo que las líneas de corri ente se entrecruzan y la velocidad de cada partícula de fluido no puede ser predicha y de hecho s e indetermina



Ecuación de contin uidad.

En el tubo de flujo esquematizado toda la masa de fluido que entra por la vena fluida por un extremo sale por el otro extr emo, es decir que entre las dos áreas transversales indicadas, n o h ay ac umu lac ió n n i salida d e masa.


Ecuación de contin uidad.



Teorema de Bernoull i.



Teorema de Bernoull i.


Clase 01 Hidraulica

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