Hidraulica

M. E. Guevara A.

INTRODUCCIÓN

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HIDRÁULICA 1. Generalidades 1.1 Definición La palabra Hidráulica viene del latín hydraulica y ésta del griego hydrauliké que corresponde al término femenino de hydraulikós, que a su vez se deriva de hydraulis, cuya traducción al español podría ser tubo de agua, pues se compone de dos palabras: hydor = agua, y aulos = tubo. Sin embargo, otros autores enforma mas pintoresca, traducen hidráulica como órgano de agua y sitúan su origen en el griego hydor = agua, y en aulein = tocar la flauta. Realmente, esta interpretación se debe a que el hidraulus es un antigüo instrumento musical precursor del órgano de nuestros días, en el que un depósito con agua estabiliza la presión del aire que pasa por los tubos.

Figura 1.1 Origen de la palabrahidráulica. IAHR Bulletin. 1997. 1.2 Objetivos 1.2.1 Objetivo General Estudiar los principios que rigen el movimiento del agua en sistemas de conducción a flujo libre y a presión, considerando flujo permanente uniforme y variado en régimen de flujo turbulento. 1.2.2 Objetivos Específicos Analizar y diseñar hidráulicamente sistemas de conducciones a presión y a flujo libre. Resolver ejercicios prácticossobre conducción de agua por tuberías y canales. 1. 2.3 Objetivos Instruccionales Conocer y manejar las ecuaciones básicas del flujo libre y a presión. Definir los parámetros geométricos e hidráulicos para el diseño de canales. Dimensionar la sección transversal de los canales según diferentes criterios de diseño. Conocer los casos mas comunes en el diseño de canales

M. E. Guevara A.INTRODUCCIÓN

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Identificar controles en el flujo: compuertas, vertederos, cambios de pendiente, caídas, etc. Analizar y calcular los perfiles de flujo variado: rápido y gradual. Repasar las ecuaciones básicas para calcular pérdidas de energía hidráulica tanto por fricción y localizadas en conductos a presión. Diseñar conducciones de agua a presión incluyendo sistemas simples, en serie, en paralelo,abiertos y mixtos. Analizar el funcionamiento de sistemas de conducción a presión según la posición de la tubería con relación a las líneas de energía y por efectos de la sobrepresión causada por el golpe de ariete. Analizar y emplear alternativas de solución a problemas de presiones mínimas y máximas. Conocer sobre algunas herramientas computacionales aplicadas a la hidráulica de flujo libre y apresión. 1.3 Enfoques - Hidráulica empírica que se basa en la experiencia de construcción de obras hidráulicas desde la antigüedad. - Hidráulica teórica o general en la que se estudian las leyes de la hidrostática y la hidrodinámica. - Hidráulica aplicada en la que la experiencia y las bases teóricas se usan para lograr el aprovechamiento del agua en proyectos de desarrollo como: sistemas deabastecimiento del agua potable, centrales hidroeléctricas, adecuación de tierras con irrigación y drenaje, puertos, control de inundaciones, recreación, industria, etc. - Hidráulica experimental que busca desarrollar modelos físicos en laboratorios para tratar de simular la realidad y dar alternativas de manejo para los prototipos o casos reales. - Hidráulica computacional busca desarrollar modelosmatemáticos para resolver las ecuaciones básicas que representan las leyes fundamentales del movimiento de los fluidos y contribuir así a la solución de problemas reales. Leonardo da Vinci hace mas de 500 años se refería a que en la hidráulica la experiencia va antes que la razón y este pensamiento sigue vigente hasta nuestros días en que vemos que el tratamiento empírico o experimental haprevalecido sobre el razonamiento teórico a pesar de la cantidad de modelos matemáticos que tratan de simular la realidad sin lograr representarla en su totalidad. 1.4 Sectores de aplicación de la Hidráulica Abastecimiento de agua para consumo (acueductos) Generación de energía hidráulica (centrales hidroeléctricas) Irrigación de campos agrícolas Drenaje vial, urbano y rural Control de inundaciones...