hidrodinamica

Tema 3. Hidrodinámica. Generalidades
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4.
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6.
7.

Definición y conceptos
Corrientes con superficie libre y forzada
Ecuación de continuidad
Ecuación de Bernouilli
Concepto de pérdida de carga
Número de Reynolds
Régimen laminar y régimen turbulento

1. Definición y conceptos.
Recordamos (tema 1) que la Hidrodinámica es la parte de la Hidráulica
que estudia el movimientode los fluidos.
• Líneas de corriente: Línea imaginaria continua, tangente en cada punto
al vector velocidad de la partícula que en un instante determinado pasa
por dicho punto. Las líneas de corriente son las envolventes de la
velocidad de todas las partículas en un determinado instante, por lo
que varían, en general, con el tiempo.
Las líneas de corriente no pueden cortarse (excepto enpuntos
singulares como fuentes o sumideros), pues entonces una misma
partícula pertenecería a la vez a ambas y tendría dos direcciones
simultáneas de movimiento.
• Tubo de corriente o superficie de corriente: Tubo real o imaginario
cuyas paredes son líneas de corriente. En los flujos en tuberías el tubo
de corriente puede ser uno de los tubos reales que la componen.
• Vena líquida: Volumen delíquido delimitado por el tubo de corriente.
La superficie de contorno limitante puede ser una pared sólida
(tubería), el propio líquido o la atmósfera.

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• Filete de corriente: Tubo de corriente de sección transversal elemental
en el que la velocidad de las partículas líquidas es constante. Cuando
la sección transversal tiende a cero, entonces el filete se transforma en
una línea decorriente.
• Trayectoria: Lugar geométrico de las posiciones que describe una
misma partícula en el transcurso del tiempo.
• Línea de traza o emisión: Lugar geométrico instantáneo de todas las
partículas que han pasado por un punto determinado. Pueden
observarse cuando se inyecta un colorante a un líquido en movimiento.
• Caudal másico: Masa de líquido que atraviesa una sección en la
unidadde tiempo.
• Caudal volumétrico: Volumen de líquido que atraviesa una sección en
la unidad de tiempo.

2. Corrientes con superficie libre y forzada.
Las corrientes de líquido pueden ser de dos tipos: con superficie libre o
forzada.
Corrientes con superficie libre son aquéllas en las que parte de la
sección transversal está en contacto con la atmósfera. Es el caso de los
canales.
En lascorrientes a presión o conducciones forzadas todo el contorno
está mojado, es decir, funcionan a plena sección, y el movimiento del líquido se
debe a la presión reinante en su interior, pudiendo presentar, por tanto,
pendientes y contrapendientes.
El eje hidráulico en las corrientes forzadas es el lugar geométrico de los
baricentros de todas las secciones transversales, por lo que coincide conel eje
geométrico de la tubería. En corrientes libres es el lugar geométrico de los
baricentros de las superficies libres en contacto con la atmósfera.

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El radio hidráulico (R) se define como el área de la sección transversal
(s) dividido entre el perímetro mojado (c).
R=

s
c

En el supuesto de una tubería circular funcionando a plena sección, el
radio hidráulico valdría:
s
π⋅r2
r D
R= =
= =
c 2 ⋅ π⋅r 2 4

3. Ecuación de la continuidad
Es la ecuación de conservación de la masa.
Consideramos dos secciones s1 y s2 en una tubería por la que circula un
líquido a velocidades v1 y v2, respectivamente. Si en el tramo de conducción
comprendido entre ambas secciones no existen aportes ni consumos, la
cantidad de líquido que atraviesa la sección s1 en la unidad detiempo (caudal
másico) debe ser igual a la que atraviesa s2:
S2

v2

v1
S1

Como

m = ρ ⋅ volumen = ρ ⋅ s ⋅ L = ρ ⋅ s ⋅ v ⋅ t , en la unidad de tiempo:

m 1 = m 2 = Q másico = ρ 1 ⋅ s 1 ⋅ v 1 = ρ 2 ⋅ s 2 ⋅ v 2 = constante

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El líquido con el que trabajamos es el agua, de compresibilidad
despreciable en las condiciones normales de trabajo en las redes de
distribución, por lo...