República Bolivariana de VenezuelaMinisterio del Poder Popular para la Educación Superior

Universidad del Zulia

Elaborado por:

*Ballen Luis*Fuenmayor María*Peñaloza Yoerlys*Sánchez Vanessa*Villalobos Ramiro

HIDRODINÁMICA Y HIDROSTÁTICA

ALGUNOS CONCEPTOS FUNDAMENTALES

CaudalEs el volumen de un liquido que fluye por un determinado tiempo (segundos) representado con la letra QQ=volumen/tiempo

Fluido Sustancia, Líquidos o gases, que no mantienen una forma fija y tienen la capacidad de fluir

Densidad Relación entre la masa de un objeto o sustancia por unidad de volumen

Peso especifico Relación entre el peso de un objeto o sustancia por unidad de volumen

Presión Es la fuerza que un objeto ejerce perpendicularmente sobre otro, por unidad de área P=F/A

Viscosidad Es la magnitud física que mide la resistencia interna al flujo de un fluido

HIDRODINÁMICA

Es la parte de la hidráulica que estudia el comportamiento de los líquidos en movimiento. Para ello considera la velocidad, la presión, el flujo y el gasto del liquido.

Para el estudio de la hidrodinámica se consideran 3 aproximaciones importantes :

*Que el fluido es un líquido incompresible, es decir, que su densidad no varia con el cambio de presión, a diferencia de lo que ocurre con los gases.

*Se considera despreciable la perdida de energía por la viscosidad, ya que se supone que es un líquido es optimo para fluir y esta perdida es mucho menor comparándola con la inercia de su movimiento.

*Se supone que el flujo de los líquidos es un régimen estable o estacionario, es decir, que la velocidad del líquido en un punto es independiente del tiempo

la hidrodinámica tiene numerosas aplicaciones industriales, como diseño de canales, puertos, prensas, cascos de barcos, turbinas, y ductos en general.

APLICACIÓN DE HIDRODINÁMICA

TIPOS DE MOVIMIENTO DE UN FLUIDO

Línea de corriente: trayectoria descripta por las partículas de líquido en movimiento.

Laminar: las capas vecinas de fluido se deslizan entresi suavemente en forma ordenada, siguiendo líneas de corriente que no se mezclan y en las que la velocidad, vector tangente a la trayectoria de cada partícula de líquido, está totalmente determinada.

Turbulento: existen remolinos o vórtices, por lo que laslíneas de corriente se entrecruzan y la velocidad de cadapartícula de fluido no puede ser predicha y de hecho seindetermina.

TEOREMA DE BERNOULLI

El teorema afirma que la energía total de un sistema de fluidos con flujo uniforme permanece constante a lo largo de su trayectoria . Ley de conservación de la energía en un fluido en movimiento .

Un fluido en movimiento tiene 3 formas de energía que son:

*Energía cinética: debido a la velocidad del fluido.

*Energía potencial gravitacional :debido a la altitud del fluido

*Energía de presión: debido a la presión que esta sometido el flujo

Donde:

P1: Presión del liquido a la entrada P2: Presión del liquido ala salida

Pascales= Newton/m 2

V1: Velocidad del liquido a la entradaV2: Velocidad del liquido a la salida

m/s

h1: altura del liquido a la entradah2: altura del liquido a la salida m

d: densidad Kg/m 3

ECUACION DE LA CONTINUIDAD

*Considere el flujo de un fluido ideal de u tubería de tamaño uniforme.*Masa que atraviesa la superficie A1 en un intervalo de tiempo t es la misma que atraviesa A2 en el mismo intervalo .

EL EFECTO VENTURI

Consiste en que la corriente de un fluido dentro de un conducto cerrado disminuye la presión del fluido al aumentar la velocidad cuando pasa por una zona de sección menor. Si en este punto del conducto se introduce el extremo de otro conducto, se produce una aspiración del fluido contenido en este segundo conducto. Este efecto recibe su nombre del físico Italiano Giovanni Battista Venturi (1746-1822)

TEOREMA DE TORRICELLI

La velocidad de vaciado (o de llenado) de un estanque depende solamente de la diferencia de elevación entre la superficie libre del fluido y la salida donde se encuentra ubicado el orificio de descarga

Es una aplicación del principio de Bernoulli y estudia el flujo de un liquido contenido en un recipiente, a través de un pequeño orificio bajo la acción de la gravedad .

Donde:Vt: es la velocidad teórica del liquido a la salida del orificioVo: es la velocidad de aproximación o inicialh: es la distancia desde la superficie del liquido al centro del orificiog: aceleración de la gravedad

HIDROSTÁTICA

Es la rama de la mecánica de fluidos que estudia los fluidos en estado de reposo; es decir, sin que existan fuerzas que alteren su movimiento o posición.

LEY FUNDAMENTAL DE LA HIDROSTÁTICA

La diferencia de presión entre dos puntos de un mismo liquido depende de la diferencia de alturas

P1-P2= Pe(h1-h2)Donde:P2,P1= Presión hidrostática

Newton/m 2

h2, h1= Profundidad a la que se encuentran los puntos 2 y 1

m

Pe= Peso especifico del fluido Newton/m 3

PRINCIPIO DE PASCAL

“Toda presión que se ejerce en un líquido encerrado en un recipiente se transmite con la misma intensidad a todos los puntos del líquido y las paredes del recipiente de las paredes que las contiene

En física, el principio de Pascal es una ley enunciada por el físico y matemático francés Blaise Pascal (1623-1662).

Este tipo de fenómeno se puede apreciar, por ejemplo en la prensa hidráulica la cual funciona aplicando este principio.

PRENSA HIDRÁULICA

Consiste, en esencia, en dos cilindros de diferente sección comunicados entre sí, y cuyo interior está completamente lleno de un líquido que puede ser agua o aceite. Dos émbolos de secciones diferentes se ajustan, respectivamente, en cada uno de los dos cilindros, de modo que estén en contacto con el líquido. Cuando sobre el émbolo de menor sección S1 se ejerce una fuerza F1 la presión p1 que se origina en el líquido en contacto con él se transmite íntegramente y de forma instantánea a todo el resto del líquido. Por el principio de Pascal esta presión será igual a la presión p2 que ejerce el fluido en la sección S2.

PRINCIPIO DE ARQUIMEDES

El principio de Arquímedes afirma que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso de fluido desalojado.

La explicación del principio de Arquímedes consta de dos partes como se indica en la figuras:

El estudio de las fuerzas sobre una porción de fluido en equilibrio con el resto del fluido. La sustitución de dicha porción de fluido por un cuerpo sólido de la misma forma y dimensiones.

PRESIÓN HIDROSTÁTICA

Es la fuerza por unidad de área que ejerce un liquido en reposo sobre las paredes del recipiente que lo contiene y sobre cualquier cuerpo que se encuentre sumergido.

PARADOJA HIDROSTÁTICA

La presión ejercida en el fondo del recipiente depende del peso específico y de la altura del líquido siendo independientemente de la forma del recipiente y de la cantidad de líquido contenido en él.

VASOS COMUNICANTES

Es el nombre que recibe un conjunto de recipientes comunicados por su parte inferior y que contienen un líquido homogéneo, se observa que cuando el líquido esta en reposo alcanza el mismo nivel en todos los recipientes, sin influir la forma y volumen de estos.