LIBRO_DE_TEXTO__HIDRAULICA_I

LIBRO DE TEXTO DE LA MATERIA:

H I D R A U L I C A I



En cumplimiento del periodo sabático concedido a partir del 25 de Agosto del 2008 al 24 de agosto del 2009.







P R E S E N T A

ARTURO JIMENEZ DORIA
Docente del Dpto. de Ingeniería Civil






H. Nogales, Sonora, México Agosto del 2009INDICE Página

PROLOGO ……………………………………………………………………….. 4
INTRODUCCION …………………………………………………………………………….. 5

UNIDAD I. HIDROSTATICA . . …………………………………………………… 6

I.1 Propiedades de los fluidos (densidad, peso específico, tensión superficial,
viscosidad, módulo de elasticidad volumétrica, presiónde vaporización,
capilaridad). ……………………………………………………………………… 6
1.2 Presión hidrostática ……………………………………………………………… 25

1.2.1 Ecuaciones básicas de la estática de los fluidos …………………………… 29
1.2.2 Distribución de presión hidrostática ……………………………………… 33 1.2.3 Dispositivos de medición ……………………………………………………….37

1.3 Empujes hidrostáticos ……………………………………………………………. 421.3.1 Resultante de la cuña de presiones ………………………………………… 42
1.3.2 Centro de presiones ………………………………………………………….43
1.3.3 Empuje en superficies planas ………………………………………………. 44
1.3.4 Empuje en superficies curvas ………………………………………………. 51

1.4 Flotación ………………………………………………………………………… 53
1.4.1 Principio de Arquímedes …………………………………………………… 53
1.4.2 Condiciones deequilibrio de cuerpos en flotación ………………………… 53

UNIDAD II. HIDRODINAMICA ………………………………………………… 58

2.1 Cinemática de fluidos ………………………………………………………… 58

2.1.1 Campos vectoriales ………………………………………………………… 58
2.1.2 Velocidad, aceleración y rotación ………………………………………… 59
2.1.3 Definición y clasificación de flujos………………………………………. 63
2.1.4 Línea decorriente, trayectoria y vena líquida…………………………… 66

2.2 Conservación de la masa …………………………………………………… 70

2.2.1 Ecuación de continuidad ………………………………………………… 70
2.2.2 Ecuación de gasto …………………………………………………. 73

2.3 Conservación de la energía ………………………………………………… 76

2.3.1 Ecuación de energía ……………………………………………………….. 76
2.3.2Solución para una vena líquida …………………………………………… 76
2.3.3 Línea de energía y líneas de cargas piezométricas………………………… 81
2.3.4 Ecuaciones de potencia en bombas y turbinas …………………………… 83
2.3.5 Aplicaciones ……………………………………………………………… 83Pág.

2.4 Conservación de la cantidad de movimiento ……………………………………… 86

2.4.1 Impulso y cantidad de movimiento …………………………………………… 86
2.4.2 Fuerza hidrodinámica …………………………………………………………. 87
2.4.3 Aplicaciones ………………………………………………………………….. 89

UNIDAD III. FUNDAMENTOS DE HIDRAULICA EXPERIMENTAL ……………93

3.1 Modelos hidráulicos……………………………………………………………… 93

3.1.1 Similitud geométrica, cinemática y dinámica ……………………………… 95
3.1.2 Leyes de similitud ………………………………………………………… 105
3.1.3 Planeación y construcción de modelos …………………………………… 107

3.2 Orificios, compuertas y vertedores …………………………………………… 115

3.2.1 Coeficientes de velocidad, contracción y gasto …………………………… 119
3.2.2 Aplicaciones ………………………………………………………………131

UNIDAD IV. FLUJO EN CONDUCTOS A PRESION ………………………….. 138


4.1 Resistencia al flujo en conductos a presión …………………………………… 138

4.1.1 Pérdidas de energía por fricción ……………………………………………. 140
4.1.2 Pérdidas de energía por accesorios ………………………………………… 150

4.2 Cálculo del flujo en tuberías ……………………………………………………...