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NOTAS PARA EL CURSO DE HIDRÁULICA I

POR

SANTIAGO WILCHES YEPES
(PROFESOR DE CÁTEDRA)

FACULTAD DE INGENIERÍAS
INGENIERÍA CIVIL

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MEDELLÍN 2005

TABLA DE CONTENIDO

1 PROGRAMA DEL CURSO 1
2 INTRODUCCIÓN 4
2.1 DEFINICIÓN 4
2.2 JUSTIFICACIÓN 4
3 OBJETIVO GENERAL DEL CURSO DE HIDRÁULICA I 22
4 REPASO DE CONCEPTOS DE MECÁNICA DE FLUIDOS 23
4.1 DEFINICIÓN DE FLUIDO 23
4.2PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS 24
5 . ANÁLISIS DIMENSIONAL Y SIMILITUD HIDRÁULICA 27
OBJETIVOS ESPECÍFICOS 27
5.1 DIMENSIONES Y SISTEMAS DE UNIDADES 27
5.2 DEFINICIÓN DE ANÁLISIS DIMENSIONAL 30
5.3 MÉTODO DE LORD RAYLEIGH (JOHN William Strutt 1842-1919 Inglaterra) 35
5.4 MÉTODO DE BUCKINGHAM O TEOREMA ((Edgar Buckingham 1867-1940) 39
5.5 MÉTODO DE HUNSAKER Y RIGHTMIRE 47
5.6 NÚMEROSADIMENSIONALES MÁS IMPORTANTES EN LA HIDRÁULICA 50
5.7 SIGNIFICADO FÍSICO DE LOS PARÁMETROS ADIMENSIONALES MÁS COMUNES 59
5.8 SIMILITUD DINÁMICA 62
5.9 FACTORES DE ESCALA 72
6 FLUJO EN TUBERÍAS 74
6.1 FLUJO DE UN FLUIDO REAL 74
RESEÑA HISTÓRICA 74
6.2 LEYES FUNDAMENTALES 81
ECUACIÓN DE CONTINUIDAD 81
ECUACIÓN DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA 84
ECUACIÓN DE CANTIDAD DE MOVIMIENTO 89
6.3 CONCEPTO DECAPA LÍMITE 91
6.4 ECUACIONES FUNDAMENTALES 94
6.5 ECUACIONES PARA LA DETERMINACIÓN DE LAS PÉRDIDAS DE ENERGÍA 97
6.6 PERFIL DE VELOCIDADES Y DEL ESFUERZO CORTANTE EN TUBERÍAS 99
FLUJO LAMINAR 99
FLUJO TURBULENTO 100
6.7 ESTUDIOS EXPERIMENTALES DEL FACTOR DE FRICCIÓN 106
6.8 PÉRDIDAS EN CONDUCTOS DE SECCIÓN NO CIRCULAR 114
6.9 FÓRMULAS EMPÍRICAS PARA CALCULAR PÉRDIDAS POR FRICCIÓN 1156.10 EJERCICIOS RESUELTOS 121
6.11 PÉRDIDAS LOCALES (PÉRDIDAS MENORES) 124
6.12 FLUJO DE FLUIDOS EN TUBERÍAS A PRESIÓN 131
6.13 SISTEMAS DE TUBERÍAS 157

PROGRAMA DEL CURSO

a. Introducción (4)
b. Análisis dimensional y similitud hidráulica (16 horas)
i. Análisis dimensional (Métodos de Rayleigh, Método de Buckingham, Hunsaker-Rihgtmire)
ii.Parámetros adimensionales más importantes
iii. Similitud hidráulica (Primer examen parcial 25%)
c. Flujo de un fluido Real (8 horas)
i. Los experimentos de Reynolds
ii. Flujo laminar y flujo turbulento
iii. Flujo de fluidos a lo largo de límites sólidos
iv. Distribución de velocidades
d. Flujo de fluidos entuberías (12 horas)
i. Ecuación de la energía
ii. Flujo Laminar
iii. Flujo Turbulento
iv. Pérdidas por fricción
v. Pérdidas locales
vi. Cálculo de tuberías sencillas (Problemas Típicos) (Segundo examen parcial 22.5%)
e. Sistemas de tuberías (12 horas)
i. Sistemas en serieii. Sistemas en Paralelo
iii. Redes
iv. Sistemas de tuberías
f. Turbomaquinaria (8 horas)
i. Generalidades
ii. Bombas
iii. Leyes de semejanza (Tercer examen parcial 22.5%)
g. Laboratorio de hidráulica, talleres, parciales y EPANET(32)
1. Evaluación del curso
a. 3 parciales (Primer parcial del25% y dos parciales del 22.5%)
b. Laboratorios del 30%, cada laboratorio tiene el mismo porcentaje
2. Bibliografía
a. Notas de Clase
b. CANO Rodrigo “Flujo en tuberías y Canales”. Anales de la Facultad de Minas. Universidad Nacional de Colombia, 1984.
c. FRANZINI , Joseph B y FINNEMORE E John. Mecánica de Fluidos con aplicaciones en ingeniería. NovenaEdición McGrawHill, 1997
d. GERHART P,GROSS R y HOCHSTEIN J. “Fundamentos de mecánica de Fluidos”,. Addison Wesley/iberoamericana, 1995
e. LANGHAR Henry .Dimensional Analysis and theory of models. John Wiley & Sons,1964
f. MARBELLO, Ramiro. Apuntes sobre Máquinas Hidráulicas, Bombas.
g. MATAIX Claudio “Mecánica de Fluidos” y máquinas hidráulicas Editorial Harla...