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INGENIERÍA HIDRÁULICA E HIDROLOGÍA

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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:

gases

líquidos

• Es uno de los estados de agregación de la materia.

Se caracteriza por:

• Debilidad relativa de

las atracciones moleculares.

• Deformabilidad.

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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.

v

V = 0

Válvula cerrada

“rápidamente”

Válvula abierta

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• “Un fluido es una sustancia que se deforma continuamente

bajo la acción de una tensión

cortante, no importa lo

pequeña que esta sea”

Definición de fluido empleada en Mecánica de Fluidos y en

Hidráulica.

ττττ

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1.2 Densidad, volumen específico,

peso específico y densidad relativa.

• Densidad

ρ ρ ρ ρ = lím ∆∆∆∆ V →→→→ 0 (∆∆∆∆M / ∆∆∆∆ V) = d M/ dV

• Unidades: Masa/ Longitud3.

• Unidades más empleadas:

En el Sistema Internacional de Medidas (SI):

Kg/ m3. ρρρρagua = 1 000 Kg/ m3.

En el CGS: gramo/ cm3. ρρρρagua = 1 g/ cm3.

En el Sistema Inglés: slug / pie3. 62,4 lb/ pie3

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Peso específico (γγγγ)

γγγγ = P/ V = (M*g)/ V = ρρρρg:

ρρρρ

γγγγ = ρρρρ g

s = ρρρρsustancia / / / / ρρρρagua

Densidad relativa (s)

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CONTENIDO DE LA CLASE 2:

1.3. La viscosidad en los fluidos

Figura 1.1 Esquema de distribución de velocidades y deformación

∆∆∆∆ V

Capa: n + 1

Capa: n

ττττ

∆∆∆∆ y

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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

νννν = µ/ ρµ/ ρµ/ ρµ/ 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

p

h

ΣF y = 0

pA -p0 A –ρρρρ g A h = 0

A

p = p0 + ρρρρ 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.

1x

2x

A

B

hA

hB

3x

p1 = p2 ≠ p3

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pA = pB = pC ≠ pE

pD = pF

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Vacío “absoluto”

p atm

p = p0 + ρρρρ g h

p0 = pvacío “absol”

pvacío “absol”. = patm. -ρρρρ g h

pvacío “absoluto”. = 0

patm. = ρρρρ g h

h = patm./ ρρρρ g

La altura equivalente en Hg,

a la presión absoluta de la

atmósfera normal es 76 cm.

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Presiones absoluta y relativa

p absoluta = p relativa + p atmosférica

p absoluta = p relativa + p atmosférica

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Superficie libre imaginaria.

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2.1.5 Presión dinámica

p dinám.= ρ v2/ 2

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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 andFranzini

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Cálculo de presiones con manómetros de líquidos

pA = ?

0+ s2*ρρρρagua*g*0,45 -s1*ρρρρagua *g*0,30= pA

pA = - 0,85*1000100010001000 *9,81*0,30 + 2,5*1000100010001000 *9,81*0,45 = 8534,7

Pa.

0,45 m

pA

aire

S1 = 0,85

S2 =2,5

0,30 m