Hidráulica Básica

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Hidráulica Básica por Mind Map: Hidráulica Básica

1. Hidráulica de canales

1.1. Hidráulica es la ciencia que se dedica al estudio del comportamiento del agua en canales y en tuberías; estudio del caudal, velocidad, tirante, transporte de sedimentos, potencia del flujo, etc

2. Leyes básicas del flujo

2.1. Conservación de la masa.

2.1.1. Esta ley establece que, a nivel infinitesimal, en una sección de control (secciones de ingreso S1 y de salida S2), el caudal que ingresa en la sección 1 es igual al caudal que sale por la sección 2; se define con la ecuación de la continuidad.

2.2. Conservación de la energía

2.2.1. La energía por unidad de volumen existente en la sección S1 es igual a la energía por unidad de volumen existente en la sección S2. La ecuación de la energía de Bernoulli está integrada por la energía de posición, de presión y cinemática; estableciéndose que la energía que existe en cualquier punto o sección es constante

2.3. Conservación del momentum

2.3.1. La cantidad de movimiento de un fluido por unidad de tiempo ( QV) entre las secciones infinitesimales S1 y S2 es igual a la diferencia entre las fuerzas ejercidas por el fluido entre dichas secciones.

3. Ecuación de Manning

3.1. Q=AxV R=A/P V=1/n x R^2/3 x So^1/2 Q=Ax1/nxR^2/3xSo^1/2

3.1.1. Un canal es un cauce abierto Q, caudal (m3/s); R, radio hidráulico; P, perímetro mojado (m); A, área mojada (m2); So, pendiente longitudinal del canal (m/m); B, solera o ancho de la base (m); Y, tirante (m); z, talud de las paredes del canal (z:1).

4. Pendiente longitudinal (So)

4.1. Pendiente suave (Yn > Yc) Pendiente crítica (Yn = Yc) Pendiente fuerte (Yn < Yc)

4.1.1. La pendiente longitudinal de la solera del canal se expresa en metros de desnivel por metros de la longitud (m/m).

5. Rugosidad (n)

5.1. La rugosidad de Manning (n) depende del material que compone la sección del cauce, puede ser: piedras, vegetación, canales en tierra o canales revestidos.

6. Talud (Z)

6.1. La inclinación del talud (z) de las paredes de los canales depende de la clase de material de la cual esta conformada la sección transversal.

7. Medición de caudales

7.1. La velocidad del agua en un canal o surco varía a lo largo de la sección transversal del cauce; práctica de campo, realizar las mediciones con diferentes flotadores (espuma flex, manzana, limón).

8. Hidráulica de tuberías

8.1. El flujo del agua en tuberías permite presurizarla y por lo tanto, trabajar con sistemas de riego presurizados (aspersión, micro aspersión y goteo).

8.1.1. Ecuación de continuidad

8.1.1.1. Q1=Q2 Q1=A1xV1=A2xV2 V1=Q1/A1 V2=V1x(D1/D2)^2

8.1.1.1.1. Q, caudal (m3/s); A, área del tubo(m2); D1, diámetro 1 (m); D2, diámetro 2 (m); V1, velocidad en sección 1 (m/s); V2, velocidad en sección 2 (m/s).

8.1.1.1.2. Como norma general, el caudal que transporta una tubería de 2 pulgadas de diámetros es el cuadrado de su diámetro (4 l/s).

8.1.2. Ecuación de Bernoulli

8.1.2.1. E1=E2 Z1+P1/Y+V1^2/2g=Z2+P2/Y+V2^2/2g+Hf

8.1.2.1.1. E1, E2, energía total en las secciones (1,2); Z1, Z2, elevaciones (m); V1, V2, velocidad en las secciones 1 y 2 (m/s)

8.1.3. Pérdida de carga

8.1.3.1. Hf= 1.2 xLdxV^2/D Hf=1.131x10^9x(Q/C)^1.852 x DI^-4.87xLd

8.1.3.2. Darcy-Weisbach Ld=√X^2+Y^2

8.1.3.3. Hazen-WIlliams V=354xQ/DI^2

8.1.3.4. Hf, pérdida de carga (m); Q, caudal (m3/h); DI, diámetro interno de la tubería (mm); D, diámetro interno de la tubería (m); Ld, longitud real del tubo (m); longitud horizontal de la tubería (m); Y, desnivel vertical entre el inicio y el final de la tubería (m); V, velocidad del agua (m/s).

8.2. Redes

8.2.1. Las redes de tuberías pueden operar en forma gravitacional (carga hidráulica natural) o en forma presurizada (bombeo).

8.3. Medición de caudales

8.3.1. El agua que fluye por una tubería puede medirse por medio del método volumétrico.

9. Nombre: Bryan Morales