INGENIERÍA HIDRÁULICA E HIDROLOGÍA

INGENIERÍA
HIDRÁULICA E
HIDROLOGÍA
1
OBJETIVOS
Que al finalizar la asignatura, el
alumno sea capaz de utilizar los
conceptos fundamentales de las
propiedades de los fluidos
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TEMA 1. Propiedades de los fluidos
1.1 Definición de fluido.
1.2 Densidad, volumen específico,
peso específico y densidad relativa.
1.3. Viscosidad.
1.4. Presión.
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FLUIDOS
- Definición de fluido:
gas
es
• Es uno de los
estados de
agregación de la
materia.
Se caracteriza por:
• Debilidad relativa de
las
atracciones
moleculares.
• Deformabilidad.
líquid
os
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DEFORMACIONES EN
LOS LÍQUIDOS
• Cuando las presiones no son
excesivas, las deformaciones se
deben a variaciones de forma,
dadas por desplazamientos
relativos de una “porción” de
líquido respecto a las
adyacentes.
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• Cuando se producen
incrementos de presión
apreciables, las deformaciones
en los líquidos ocurren por
compresión de volúmen.
Válvula
abierta
v
V=0
Válvula
cerrada
“rápidame
nte”
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Definición de fluido empleada
en Mecánica de Fluidos y en
Hidráulica.
• “Un fluido es una sustancia
que se deforma continuamente
bajo la acción de una tensión
cortante, no importa lo
pequeña que esta sea”
τ
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1.2 Densidad, volumen
específico,
peso específico y densidad
relativa.
• Densidad
∆ M / ∆ V) = d M/ dV
ρ = lím ∆ V → 0 (∆
• Unidades: Masa/ Longitud3.
• Unidades más empleadas:
En el Sistema Internacional de Medidas (SI):
Kg/ m3.
ρagua = 1 000 Kg/ m3.
En el CGS: gramo/ cm3.
ρagua = 1 g/ cm3.
En el Sistema Inglés: slug / pie3. 62,4 lb/ pie3
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Peso específico (γγ)
γ = P/ V = (M*g)/ V = ρ γ = ρ g
g:
ρ
Densidad
relativa (s)
s = ρsustancia /
ρagua
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CONTENIDO DE LA CLASE
2:
1.3. La viscosidad en los fluidos
∆V
τ
Capa: n + 1
∆y
Capa: n
Figura 1.1 Esquema de distribución de velocidades y
deformación
10
11
τ = µ lím (∆ V / ∆ y) = µ dV/ dy
∆y
0
Unidades de la viscosidad dinámica (µ ):
(Fuerza * Tiempo) / (Longitud 2).
Sistema Internacional de Medidas (SI): (N * s) / m2
CGS: poise = (dina *s) / cm2 ; centipoise. (1 poise =
100 centipoise).
Sistema Inglés: lb * s/ pie2.
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Viscosidad cinemática
ν = µ/ ρ .
Unidades de la viscosidad
cinemática (ν ): Longitud2 /
Tiempo.
• Las unidades más empleadas
son:
• m2 / s
• Stoke = cm2/ s.
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1.4. La
Presión.
• La presión hidrostática
es la tensión de
compresión en un punto
de un fluido en reposo
También, presión
hidrostática es la tensión
de compresión de un punto
de un fluido en movimiento, en
direcciones perpendiculares al
vector velocidad en dicho
punto.
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Variación de la presión en una
vertical
p0
h
A
ΣF y = 0
ρgAh=0
pA -p0 A –ρ
p
p = p0 + ρ g h
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Unidades de la presión
• Fuerza/ Longitud 2.
• Sistema Internacional de Medidas
(SI):
Pascal = N / m2 =0.01 mbar=
0.00000986 atm
1atm=1014 mbar
• CGS: dina / cm2.
• Sistema Inglés: lb / pie2 y lb/
pulg2.
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Comportamiento de la presión
en planos horizontales.
B
hB
A
hA
1
x
2
3
x
x
p1 = p2 ≠ p3
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p A = p B = p C ≠ pE
pD = pF
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Vacío
“absoluto”
p = p0 + ρ g h
p0 = pvacío “absol”
pvacío “absol”. = patm. ρgh
pvacío “absoluto”. = 0
patm. = ρ g h
h = patm./ ρ g
p atm
La altura
equivalente en Hg,
a la presión
absoluta de la
atmósfera normal
es 76 cm.
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Presiones absoluta y relativa
= pp
pp absoluta
absoluta =
+
p
+
p
relativa
relativa
atmosférica
atmosférica
20
Superficie libre imaginaria.
21
2.1.5 Presión dinámica
p dinám.= ρ v2/
2
22
2.2 INSTRUMENTOS PARA LA
MEDICIÓN DE PRESIONES
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MANÓMETRO TIPO
BOURDON
Tomado de página web del
texto de Mecánica de
Fluidos de Daugherty and
Franzini
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Cálculo de presiones con
manómetros de líquidos
pA
aire
0,45 m
0,30
m
pA = ?
S1 =
0,85
0+ s2*ρ
ρagua*g*0,45 -s1*ρ
ρagua
*g*0,30= pA
pA = - 0,85*1000
1000 *9,81*0,30 +
2,5*1000
1000 *9,81*0,45 = 8534,7
Pa.
S2 =2,5
25