Hidro tema 3

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3 INTRODUCCIÓN

En general el estudio de un líquido en reposo está basado en ciertos principios bien definidos de física, de tal manera que todos los problemas que usualmente se encuentran en hidrostática no son más que una aplicación de éstos principios cuya expresión matemática son fórmulas perfectamente conocidas; en cambio, un fluido en movimiento presenta en algunos casos condicionesmuy complejas y por lo tanto el fenómeno no puede ser expresado de una manera exacta en alguna forma matemática debido a las condiciones exteriores mas o menos variadas. A veces para una concepción clara de un fenómeno es necesario suponer ciertas condiciones ideales que permiten el establecimiento de algunas fórmulas fundamentales. Otras veces, dentro de ciertos límites se establecen algunasfórmulas empíricas que se pueden aplicar en la práctica, pero que sin embargo, resulta aventurado para el ingeniero no solo escoger para sus cálculos tal o cual fórmula, sino que también es importante que escoja los coeficientes adecuados para cada caso particular.

Para empezar el estudio de la hidrodinámica, se dan las siguientes definiciones:

Cuando el líquido llena completamente unconducto de sección transversal circular y ejerce una cierta presión sobre las paredes de la tubería, se dice que el conducto está trabajando como conducto a presión "Flujo en Tuberías Flujo a Presión".

En otros casos, el líquido que circula puede no llenar completamente el tubo que lo transporta (el líquido estará a la presión atmosférica), entonces se dice que el conducto está trabajandocomo canal "Flujo en Canales y Alcantarillados Flujo sin Presión Flujo por gravedad”

Es importante tener presente estas definiciones para darse cuenta de cuando se trata de fuerzas debidas a la fricción y cuando de fuerzas debidas exclusivamente a la acción de la gravedad.

3.1 CLASIFICACIÓN DE FLUJOS

El flujo de los fluidos puede ser permanente o no permanente; uniforme o nouniforme; laminar o turbulento, unidimensional, bidimensional o tridimensional y rotacional o irrotacional.

Verdaderamente, el flujo unidimensional de un fluido incompresible tiene lugar cuando el módulo (intensidad), dirección y sentido de la velocidad en todos los puntos son idénticos. No obstante, el análisis como flujo unidimensional es aceptable cuando al tomar como única dimensión espacial,de la que dependen todas las características, la línea de corriente central del flujo; pueden considerarse como despreciables las variaciones de las velocidades y aceleraciones en dirección normal a dicha línea de corriente. En tales casos, se consideran como representativos del flujo completo los valores medios de la velocidad, la presión y la elevación, despreciando las variaciones menores. Porejemplo, el flujo en tuberías curvas se analiza mediante los principios del flujo bidimensional, a pesar de que la geometría es tridimensional y la velocidad varía en las secciones rectas de la tubería.

Un flujo bidimensional tiene lugar cuando las partículas fluidas se mueven en planos o en planos paralelos de forma que la configuración de las líneas de corriente es idéntica en cada plano.Para un fluido ideal en que no existen tensiones cortantes no pueden transmitirse pares y no tienen lugar movimientos rotatorios de las partículas fluidas alrededor de su propio centro de gravedad. Tales flujos ideales, que admiten una representación muy intuitiva mediante la red de corriente, se llaman flujos irrotacionales.

El flujo permanente tiene lugar cuando, en un puntocualquiera, la velocidad de las sucesivas partículas que ocupan ese punto en los sucesivos instantes, es la misma. Por tanto, la velocidad es constante respecto al tiempo o bien v/t = 0.

Un flujo es no permanente cuando las condiciones en un punto cualquiera del fluido varían con el tiempo, o bien v/t es diferente de cero (0).
 
El flujo uniforme tiene lugar cuando el módulo, la dirección y el...
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