Conceptos básicos de hidráulica

CAPITULO I: CONOCIMIENTOS FUNDAMENTALES
1.2. CONCEPTOS BASICOS

1.2.1. Masa y volumen
Podemos definir la masa de un cuerpo como la cantidad de materia y energía que contiene. Una de sus propiedades es que no varía en función del lugar donde se encuentre el objeto en cuestión. Para aclarar el concepto podemos poner como ejemplo una tubería de acero, que tendrá más masa que otra de PVC,supuestas ambas de igual diámetro, espesor y longitud. La unidad de masa utilizada en el sistema internacional (SI) es el kilogramo, que se representa por las letras kg.
El volumen de un cuerpo es el espacio que ocupa, el limitado por sus superficies externas. Los cuerpos sólidos poseen un volumen propio, así como los líquidos. Sin embargo, los cuerpos gaseosos no poseen volumen propio, ya que susmoléculas se mueven a gran velocidad, debido a lo cual tampoco poseen forma propia. Los cuerpos líquidos se diferencian de los gaseosos en que tienen volumen propio, aunque no forma: un cuerpo líquido se adaptará siempre a la forma del recipiente en el que está contenido. No obstante, ambos, (gases y líquidos), se denominan fluidos, que son aquellos cuerpos que no tienen forma propia.
El comportamientode un fluido, sea líquido o gaseoso en una conducción de transporte, es prácticamente idéntico.
La unidad de volumen en el sistema internacional es el m3
1.2.2. Densidad
Si nos detenemos por un momento en el punto anterior, y repasamos los conceptos de masa y volumen, nos damos cuenta de que para dar una idea más o menos definida de un cuerpo, no basta conocer solamente su masa o su volumenpor separado, ya que una misma masa puede ocupar un volumen grande o pequeño, dependiendo de su grado de compresión. Pues bien, ese grado de compresión viene expresado por la masa volumétrica o densidad del cuerpo, que es una magnitud que relaciona la masa de un cuerpo con su volumen, de la forma:

Donde:
σ = Densidad
m = Masa (kg)
V = Volumen (m3)

De donde podemos deducir que la unidadutilizada para expresar la densidad de un cuerpo en el SI es el kg/m3.
Volviendo al ejemplo de nuestras tuberías de acero y PVC, decíamos que, a pesar de que su longitud, espesor y diámetro eran iguales (mismo volumen), la cantidad de masa era mayor en el caso del acero, y ello es debido a que su densidad es mayor, es decir, tiene más masa por unidad de volumen que el PVC.
Si referimos la cantidadde masa que contiene un cuerpo con la de otro que tomamos como referencia estaremos hablando de densidad relativa de aquel cuerpo respecto de éste. Es un valor adimensional (es decir, no está definido por ninguna unidad), que en el caso de los cuerpos sólidos y líquidos tiene como referencia el agua y en el caso de los cuerpos gaseosos el aire a presión atmosférica y 0 ºC, tomando la densidadrelativa para ambos cuerpos el valor 1.
1.2.3. Peso y peso especifico
La tierra ejerce una fuerza de atracción sobre todos los cuerpos, llamada gravedad. El resultado de la acción de ésta sobre la masa de dichos cuerpos es el peso de los mismos, el cual, por lo tanto no es otra cosa que una fuerza ejercida sobre aquellos, con una aceleración igual a la de la gravedad. Las unidades de la fuerza en elSI es el Newton (N)
En el apartado 1.2.1. Decíamos que la masa de un cuerpo no varía en función del lugar en el que se encuentre; pues bien, no podemos afirmar lo mismo del peso, ya que al ser una fuerza, depende de la aceleración que se le imprima, por lo que variará en función del valor de la aceleración de la gravedad en cada lugar.
Se denomina peso específico de un cuerpo al peso de su masapor unidad de volumen, sus unidades serán por tanto N/m3, es decir:

Donde:
= Peso específico
m = Masa.
g = Aceleración de la gravedad.
V = Volumen.
Como ya sabemos, σ=m/V por lo tanto, podremos decir que

1.2.4. Caudal y velocidad del agua en las conducciones
El caudal de agua en una conducción se puede calcular midiendo la cantidad (en volumen) de agua que, en la unidad de...