ijniuniun

Hidráulica Aplicada Para Ingenieros Civiles

Capitulo 2

Conceptos Básicos

2.1

án

Antes de iniciar el estudio de los aspectos de ingeniería relacionados con el
comportamiento de los fluidos, es bueno entender el área del conocimiento a
ser estudiada, además la naturaleza de la sustancia y otros puntos básicos.
Los estudiantes ya familiarizados con estos conceptos pueden pasardirectamente al capitulo II.
Hidráulica en la Ingeniería Civil.

2.2

La Naturaleza de los Fluidos

Ga

vil

Mecánica de los Fluidos es el nombre general dado al estudio del comportamiento de los fluidos que son importantes en la ingeniería. Dentro de esta
gran disciplina se han desarrollado varias secciones, una de ellas la
hidráulica que se concentra en el estudio del flujo de líquidosa superficie
libre. Los Ingenieros Civiles mayormente aunque no exclusivamente tratan
con un solo liquido llamado agua. El desarrollo de una sociedad
industrializada reposa en parte en la capacidad de los ingenieros civiles para
suministrar sistemas seguros y adecuados de abastecimientos de agua, de
drenaje (alcantarillados), de control de inundaciones, etc.

án

Un fluido es unasustancia que puede como su nombre los dice “fluir” (por
definición hay un continuo movimiento relativo entre sus partículas), es
elástico y por lo tanto continuamente se deforma cuando se le aplica una
fuerza cortante y no tiene la posibilidad de regresar a su posición original una
vez deformado.
Los fluidos pueden ser divididos en:

rm

Líquidos: Los cuales tienen un volumen finito para unamasa dada - no
pueden ser alterados (comprimidos o expandidos)
por cambios de
temperatura o presión-. Si un líquido es colocado en un recipiente abierto se
puede definir claramente una interface entre el líquido y la atmósfera.

Ge

Gases: Generalmente no tienen una interface clara con la atmósfera, se
expanden para llenar cualquier recipiente y son muy compresibles.

2.2.1

Propiedadesde los Fluidos
Densidad (ρ): Es la relación de la masa de una cantidad dada de sustancia
con respecto al volumen ocupado por la sustancia.
Peso Especifico (γ): Es la relación del peso de una cantidad dada de
sustancia respecto al volumen ocupado por la sustancia. Por lo tanto el peso
especifico es igual a la densidad multiplicada por la gravedad (g).

1

Hidráulica Aplicada ParaIngenieros Civiles

Densidad Relativa (Ss): Conocida también como densidad específica. Es la
relación de la densidad de una sustancia con respecto a una densidad
standard usualmente la del agua a 4oC.
Viscosidad (ν, µ): Representa la susceptibilidad a al deformación por acción
de esfuerzos cortantes y se define como la relación del esfuerzo cortante
aplicado y la deformación.

Ga

vil

ánTensión superficial (Ts): Es la fuerza de tensión por unidad de longitud en la
superficie libre del líquido. La existencia de esta fuerza viene de la acción de
fuerzas de atracción entre moléculas (ver Figura 2-1). Una molécula de
líquido está rodeada por otras moléculas similares en el centro del mismo y
la atracción que cada molécula ejerce sobre ella es igual y simétrica. En la
superficiedel líquido no existen algunas de estas moléculas que la rodean y
se crea un desequilibrio que tiende a mover la superficie del agua hacia
abajo creando el efecto de menisco que se muestra en la Figura 2-1.

2.2.2

Unidades

án

Figura 2-1 Tensión Superficial

Las principales unidades en sistema métrico utilizadas en hidráulica son:

rm

Velocidad: es la distancia recorrida en untiempo unitario y tiene
dimensiones de L/T o unidades de m/s.
Aceleración: es el cambio de velocidad en un tiempo unitario y tiene
dimensiones de L/T2 o unidades de m/s2.

Ge

Fuerza: Derivada de la segunda ley de Newton y que se puede definir como
masa por aceleración y se mide en newton, donde un newton (N) es la fuerza
que acelera una masa de 1 kg a 1 m/s2 y tiene dimensiones de...