Hidráulica Introducción Unidad 1

8/20/2019 Hidráulica Introducción Unidad 1

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Universidad Nacional del EsteFacultad de Ingeniería Agronómica

Quinto Semestre

Prof. Ing. Amb. Carlos Ricardo Cardozo Carrera


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IDENTIFICACIÓN

Cátedra : HIDRÁULICA AGRÍCOLA

Código : IAG 502

Carrera : Ingeniería Agronómica

Semestre : Quinto

Horas Semanales : 5 horas

Duración : 15 semanas Pre-requisito : Inv. Documental (CGE 101)

Matemática II (MAT 202)

Física (MAT 203)


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FUNDAMENTACIÓN

La asignatura proporciona conocimientossobre el manejo del agua, su medición y

conducción desde las fuentes hasta los lugares de

consumo. La misma se apoya en conceptos

matemáticos y físicos y permite acceder a cursossuperiores del área curricular de Ingeniería

Agronómica.


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OBJETIVOS

Al complementarse el desarrollo del curso, los

estudiantes estarán capacitados para: Realizar los procesos de captación,

almacenamiento, conducción y distribución deagua.

Interpretar principios y métodos para minimizar losefectos de excesos o deficiencias hídricas en laagricultura.

Evaluar el desempeño de equipos, materiales yestructuras utilizadas en la captación, conducción y

distribución del agua.


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TRABAJOS PRÁCTICOS

Resolución de ejercicios sobre: Orificios, Vertederos,Canales, Escurrimiento del agua bajo presión en tubos.

Determinación de niveles de agua a distintas

profundidades en una corriente líquida Visita a las centrales hidroeléctricas de Itaipú y

Yacyretá.


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Criterios en la presentación de Trabajos Prácticos

Puntualidad: 1pEsquema del Trabajo: 3p(si cuenta con todos los elementosPortada, Introducción, etc.)

Contenido: 2pOrtografía: 1p

Disertación en plenaria(postura y conocimiento del tema): 3pTOTAL 10p


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Distribución de Puntajes

Parciales: 25pTrabajo práctico: 15pAsistencia: 0p

Examen Final: 60pTOTAL 100p


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1.1. HIDRÁULICA: es una rama de la

física y la ingeniería que se relacionacon el estudio de la propiedades

mecánicas de los fluidos.


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La palabra hidráulica viene del griego

hydraulikós que significa órgano deagua, palabra compuesta por agua y

caño.


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1.2. LA HIDRÁULICA PUEDE SER

DIVIDIDA EN: Hidrostática

Hidrocinética

Hidrodinámica


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La Hidrostática trata de los fluidos enreposo o en equilibrio.

La Hidrocinética estudia las velocidadesy trayectorias, sin considerar fuerzas o

energía.


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La Hidrodinámica se refiere a lasvelocidades, y las relaciones y las fuerzasque actúan sobre los fluidos en

movimiento.

La Hidráulica Aplicada o Hidrotecnia es laaplicación práctica de los conocimientos

de Mecánica de Fluidos y de laobservación criteriosa de los fenómenosrelacionados al agua, estando en reposoo movimiento.


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1.3. LAS ÁREAS DE ACTUACIÓN DE LAHIDRÁULICA

Urbana:- Sistemas de abastecimiento de agua- Sistema de desagüe pluvial- Sistema de alcantarillado público

Rural - Sistemas de drenaje- Sistemas de riego- Sistemas de distribución de aguas para

animales


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Instalaciones prediales

- Industrias- Comercios- Residenciales- Públicas- Placer y paisajismo- Rutas, caminos- Generación de energía- Obras fluviales ynavegación


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1.4. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS

1.4.1. FLUIDO es una sustancia o medio continuo que sedeforma continuamente en el tiempo ante la aplicaciónde una solicitación o tensión tangencial sin importar lamagnitud de ésta. También se puede definir un fluido

como aquella sustancia que, debido a su poca cohesiónintermolecular, carece de forma propia y adopta la formadel recipiente que lo contiene.


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Son sustancias o cuerpos cuyas

moléculas o partículas tienen laspropiedades de moverse, unas enrelación a otras bajo acción de fuerzasmínimas. (Manual de Hidráulica,

Acevedo Netto, 1998)


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1.4.2. LOS FLUIDOS PUEDEN

CLASIFICARSE EN:

Newtonianos No newtonianos

O también en: Líquidos

Gases


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Un fluido newtoniano es un fluido conviscosidad en que las tensiones

tangenciales de rozamiento sondirectamente proporcionales al gradientede velocidades.

Un buen número de fluidos comunes se

comportan como fluidos newtonianosbajo condiciones normales de presión ytemperatura: el aire, el agua, la gasolina yalgunos aceites minerales.


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Un fluido no newtoniano es aquél cuya

viscosidad varía con el gradiente de

tensión que se le aplica. Como resultado,un fluido no-newtoniano no tiene un valor

de viscosidad definido y constante, a

diferencia de un fluido newtoniano.


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El líquido es uno de los tres estados deagregación de la materia, un líquido es un

fluido cuyo volumen es constante encondiciones de temperatura y presiónconstante y su forma es esférica. Sinembargo, debido a la gravedad ésta

queda definida por su contenedor. Unlíquido ejerce presión en el contenedorcon igual magnitud hacia todos los lados.


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Se denomina gas al estado deagregación de la materia que no tieneforma ni volumen propio. Su principalcomposición son moléculas no unidas,

expandidas y con poca fuerza deatracción, haciendo que no tenganvolumen y forma definida, provocandoque este se expanda para ocupar todo elvolumen del recipiente que la contiene,con respecto a los gases las fuerzasgravitatorias y de atracción entrepartículas resultan insignificantes.


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El movimiento de los gases y los líquidospuede estudiarse en forma aproximada mediantelas ecuaciones de la dinámica de fluidos bajo lahipótesis del medio continuo. Sin embargo, para

que dicha hipótesis sea válida el recorrido librepromedio de las moléculas que constituyendichos materiales debe ser mucho menor queuna longitud característica del sistema físico enel que se encuentra el gas o el líquido encuestión. De esta forma, las variables de estado

del material, tales como la presión, la densidad yla velocidad podrán ser consideradas comofunciones continuas del espacio y del tiempo,conduciendo naturalmente a la descripción delmaterial como un medio continuo.


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1.4.3. PROPIEDADES

Masa específica de un fluido El Peso Específico de un fluido

Compresibilidad

Elasticidad Viscosidad

Tensión superficial


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1.4.3.1. Masa específica de un fluido: es

una unidad de volumen, esdenominada densidad absoluta,también conocida como masaespecífica. Se mide en el SistemaInternacional en Kg/m3


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1.4.3.2. El Peso Específico de un fluido: es el pesode la unidad del volumen de ese fluido. Se mide enel Sistema Internacional en N/m3

Esto depende del número de las moléculas del fluido,la unidad de volumen, por lo tanto depende de latemperatura, de la presión y de los enlaces de lasmoléculas.

El agua alcanza su densidad absoluta máxima a unatemperatura de 3,98°C en términos prácticospodemos decir que el agua tiene una densidadigual a 1 Kg / litro y su peso específico es 9,8 N/m3.


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1.4.3.3. Compresibilidad: propiedad quetienen los cuerpos de reducir sus

volúmenes bajo acción de presionesextremas.

1.4.3.4. Elasticidad: Berthelot en 1950

descubrió la propiedad de los líquidos queaumentan su volumen cuando disminuyesu presión, para los gases la propiedad yaera bien conocida.


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1.4.3.5. Viscosidad: es la oposición de unfluido a las deformaciones tangenciales.

Un fluido que no tiene viscosidad se llamafluido ideal, en realidad todos los fluidosconocidos presentan algo de viscosidad,siendo el modelo de viscosidad nula una

aproximación bastante buena para ciertasaplicaciones.


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1.4.3.6. Tensión superficial: En física se denominatensión superficial al fenómeno por el cual lasuperficie de un líquido tiende a comportarsecomo si fuera una delgada película elástica. Esteefecto permite a algunos insectos, como elzapatero (Hydrometra stagnorum), desplazarsepor la superficie del agua sin hundirse. La tensiónsuperficial (una manifestación de las fuerzas

intermoleculares en los líquidos), junto a lasfuerzas que se dan entre los líquidos y lassuperficies sólidas que entran en contacto conellos, da lugar a la capilaridad, por ejemplo.


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La cohesión es distinta de la adhesión; la cohesión es lafuerza de atracción entre partículas adyacentes dentro de unmismo cuerpo, mientras que la adhesión es la interacciónentre las superficies de distintos cuerpos.

En los gases, la fuerza de cohesión puede observarse en sulicuefacción, que tiene lugar al comprimir una serie demoléculas y producirse fuerzas de atracción suficientementealtas para proporcionar una estructura líquida.

En los líquidos, la cohesión se refleja en la tensiónsuperficial, causada por una fuerza no equilibrada hacia elinterior del líquido que actúa sobre las moléculassuperficiales, y también en la transformación de un líquido ensólido cuando se comprimen las moléculas lo suficiente.


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El cálculo del caudal de agua viene expresado por la ecuación de continuidad:

Q = V . S

en la que: Q es el caudal (m³/s)

V es la velocidad (m/s)

S es la sección de la tubería (m²)

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