69.01. Hidráulica General

FUNDAMENTOS DE LA HIDRÁUICA

1. Propiedades Físicas de los Fluidos. Sistemas de unidades. Clasificación de las Sustancias. Resumen de las propiedades generales. Partícula fluida y medio continuo. Masa específica o densidad. Peso específico. Volumen específico. Fuerzas de masa y de superficie. Viscosidad. Fluidos newtonianos y no newtonianos. Compresibilidad. Ecuaciones de Estado. Comparación entre fluidos y sólidos elásticos. Fluido perfecto o ideal. Energía superficial. Capilaridad. Absorción de gases en líquidos. Tensión de vapor de los fluidos. Cavitación.
   
   
2. Hidrostática. Consideraciones generales. Principio de Pascal. Ecuaciones fundamentales de la hidrostática. Transmisión de presión. Repartición hidrostática de presiones. Presiones relativas y absolutas. Medición de presiones. Piezómetros. Equilibrio relativo. Empuje hidrostático sobre superficies planas. Empuje hidrostático sobre superficies curvas. Cuerpos sumergidos y flotantes.
   
   
3. Cinemática. Consideraciones generales. Movimiento y velocidad. Formas de escurrimiento. Clasificación de los escurrimientos. Métodos de descripción del movimiento. Líneas que describen el movimiento. Movimientos característicos. Aceleración. Gasto, caudal y velocidad media. Ecuación de continuidad. Movimiento irrotacional o potencial. Movimiento potencial bidimensional o plano. Red de corriente o escurrimiento. Aplicaciones de los movimientos potenciales. Trazado de la red de corriente. Movimientos potenciales simples. Composición de movimientos potenciales.
   
   
4. Hidrodinámica. Definición. Fuerzas que intervienen. Variables y ecuaciones que intervienen. Ecuaciones generales del movimiento de los fluidos. Ecuaciones de NAVIER STOKES – TRABAJO DE LAS FUERZAS. Ecuación de Bernoulli. Extensión de las ecuaciones de energía al tubo de corriente. Coeficiente de Coriolis. Aplicaciones de la ecuación de Bernoulli. Escurrimientos de fluidos reales. Experiencias de Reynolds. Regímenes laminar y turbulento. Pérdidas de energía de los escurrimientos.
   
   
5. Acción Dinámica de los Fluidos. Consideraciones generales. Ecuación de la cantidad de movimiento. Coeficiente b de Boussinesq. Acción dinámica de la corriente sobre un borde sólido. Acción dinámica sobre conductos cerrados.
   
   
6. Análisis Dimensional y Semejanza. Generalidades. Análisis dimensional. Formulación de magnitudes adimensionales a partir de magnitudes dimensionales. Principios de similitud. Ley general de Semejanza de Newton. Leyes especiales de semejanza.
   
   APLICACIONES TECNOLÓGICAS BÁSICAS
   
   
7. Teoría de la Capa Límite: Separación, Resistencia y Sustentación. Concepto de capa límite. Espesor de la capa límite. Capa límite de una placa plana. Capa límite alrededor de un obstáculo. Separación de la capa límite. Capa limite en tubos circulares. Conclusiones. Separación de la capa límite. Resistencia y sustentación: encares teórico y experimental. Compatibilización entre teoría y práctica.
   
   
8. Escurrimiento de Líquidos Reales a Presión en Régimen Permanente. Cálculo de Tuberías Generalidades. Líneas de energía total y piezométrica en movimiento uniforme. Pérdidas generales de energía. Fórmula de DARCY WEISBACH. Escurrimiento laminar en conductos cilíndricos de sección constante. Criterio cuando la sección no es cilíndrica. Escurrimiento turbulento en conductos cilíndricos de dirección constante. Expresiones racionales. Diagrama universal de resistencia. Cálculo de tuberías cilíndricas. Criterios cuando la sección no es cilíndrica. Movimiento variado. Pérdidas de energía locales. Distintos tipos de pérdidas de energía locales. Método de las longitudes equivalentes.
   
   
9. Escurrimiento de Líquidos Reales a Superficie Libre en Régimen Permanente. Definiciones. Movimiento uniforme. Pérdidas de energía variables en canales y cursos naturales. Fórmulas experimentales. Distribución de velocidades. Energía propia, escurrimiento crítico, clasificación de las corrientes. Cálculo de canales. Movimiento variado. Resalto hidráulico. Clasificación. Características del resalto vivo. Movimiento gradualmente variado. Curvas de remanso. Planteo del problema. Ecuación diferencial de la curva de remanso. Clasificación de las curvas de remanso. Ejemplos de trazado del perfil longitudinal de la superficie libre en los movimientos gradualmente variados. Trazado analítico de la curva de remanso. Pérdidas de energía locales.
   
   
10. Escurrimiento de Líquidos Reales por Orificios y Vertederos. Generalidades. Orificios pequeños en pared delgada, ecuación el gasto, determinaciones experimentales, influencia del número de Reynolds. Orificios en pared gruesa: tubos adicionales, coeficientes de gasto, determinaciones experimentales. Orificios de grandes dimensiones: expresión del gasto, conexiones e influencia debido a las condiciones de escurrimiento aguas abajo. Vertederos: distintas disposiciones y formas de vertederos. Vertedero perfecto: expresión del gasto y coeficiente de gasto. Vertedero de pared delgada: factores de conexión, distintos tipos de láminas vertientes, su determinación y estimación de la influencia en el gasto. Vertederos en pared gruesa, horizontal, inclinada, lámina guiada, sumergida. Vertedero lateral. Vertedero de carga variables.
    
    APLICACIONES TECNOLÓGICAS ESPECIALES
    
    
11. Escurrimiento de un Líquido Real en Movimiento Impermanente. Definición. Clasificación. Análisis de los movimientos impermanentes con carácter general. Formulación de los principios matemáticos: primera y segunda ecuaciones de SAINT VENANT, ecuación de las características. Estudio de los movimientos impermanentes a presión. Golpe de Ariete. Oscilación de masas. Ejemplos. Estudio de los movimientos impermanentes a superficie libre. Ondas de crecida. Rotura de un dique.
    
    
12. Máquinas Hidráulicas. Generalidades. Clasificación. Elementos constitutivos de las turbomáquinas. Teoría de la turbina Pelton. Ecuación de Euler para las turbomáquinas. Números específicos. Rotores hélices y Kaplan. Bombas centrífugas, curvas de rendimientos y características en general. Bombas en serie y en paralelo. Altura de aspiración de las bombas. Impulsiones: problemática del diseño, el diámetro más económico. Tubo de aspiración en turbinas. Fórmula de Thoma. Procedimiento de selección de bombas y turbinas.
    
    
13. Escurrimientos en Medios Permeables. Definiciones. Ley de Darcy. Validez de la teoría del potencial de velocidades en los medios permeables. Ciclo del escurrimiento en los medios permeables. Acuíferos y acuícludos. Napa freática y napas confinadas. Pozo en acuífero confinado. Pozo en acuífero freático. Zanja, trinchera o galería flotante. Nociones de los métodos de no equilibrio para la determinación del gasto de un pozo. Validez de la red de escurrimiento en los medios permeables bidimensionales.

• Bibliografía principal

• CAPÍTULOS 1 a 6
  

“HIDRÁULICA GENERAL: FUNDAMENTOS”; Ing. Dante Dalmati - Ing. Luis E. Pérez Farrás (Publicación CEI).

• CAPÍTULO 7
  

“CONDUCCIONES A PRESIÓN”; Ing. Luis E. Pérez Farrás - Ing. Víctor Miganne - Ing. Horacio Albina - Ing. Aldo Dameri (Publicación CEI).
“MÁQUINAS HIDRÁULICAS”; Ing. Luis E. Pérez Farrás (Publicación CEI).

• CAPÍTULO 8
  

“CONDUCCIONES A PRESIÓN”; Ing. Luis E. Pérez Farrás - Ing. Víctor Miganne - Ing. Horacio Albina - Ing. Aldo Dameri (Publicación CEI).

• CAPÍTULO 9
  

“ESCURRIMIENTO A SUPERFICIE LIBRE”; Ing. Dante Dalmati (Publicación CEI).

• CAPÍTULO 10
  

“ORIFICIOS Y VERTEDEROS”; Ing. Dante Dalmati (Publicación CEI).

• CAPÍTULO 11
  

“TRANSITORIOS EN CONDUCTOS A PRESIÓN”; Ing. Luis E. Pérez Farrás (Publicación CEI).

• CAPÍTULO 12
  

“MÁQUINAS HIDRÁULICAS”; Ing. Luis E. Pérez Farrás (Publicación CEI).

• CAPÍTULO 13
  

“MEDIOS PERMEABLES”; (Publicación CEI).

• TEXTOS DE APOYO (disponibles en formato Acrobat Reader)

“FUNDAMENTOS DE ANÁLISIS MATEMÁTICO Y SU APLICACIÓN A LA HIDRÁULICA”; Ing. Luis E. Pérez Farrás.
“ECUACIONES FUNDAMENTALES DE LA HIDRÁULICA”; Aporte realizado por un ex-alumno, Ing. Alejandro N. Pardo.
“LA EXPRESIÓN DE BERNOULLI PARA EL ESCURRIMIENTO DE FLUIDOS REALES”; Ing. Luis E. Pérez Farrás (Artículo Publicado en la revista “Ingeniería Sanitaria y Ambiental” de AIDIS).
“CONCEPTO DE ALTURA NETA POSITIVA DE ASPIRACIÓN (ANPA) Y CURVA ANPA-Q”; Ing. Luis E. Pérez Farrás (Artículo Publicado en la revista “Ingeniería Sanitaria y Ambiental” de AIDIS).
“CONCEPTO DE ALTURA MANOMÉTRICA DE LA BOMBA Y POTENCIA A SUMINISTRAR”; Ing. Luis E. Pérez Farrás (Artículo Publicado en la revista “Ingeniería Sanitaria y Ambiental” de AIDIS).
“LA ECUACIÓN GENERAL DE NAVIER - STOKES EN LA ENSEÑANZA DE HIDRÁULICA GENERAL”; Ing. Luis E. Pérez Farrás (Artículo presentado en el III Encuentro Nacional de Docentes de Hidráulica).
“CUANTIFICACIÓN E INTERPRETACIÓN CONCEPTUAL DE LA SOBREPRESIONES DEBIDAS A LOS ESCURRIMIENTOS TRANSITORIOS EN CONDUCCIONES A PRESIÓN”; Ing. Luis E. Pérez Farrás - Ing. Sandra Pérez
“SISTEMAS DE UNIDADES Y ECUACIONES DE DIMENSION”; Ing. Luis E. Pérez Farrás
“ECUACIONES DE CONTINUIDAD”; Ing. Luis E. Pérez Farrás
“ECUACION DE LA VARIACION DE LA CANTIDAD DE MOVIMIENTO APLICADA A LOS FLUIDOS”; Ing. Luis E. Pérez Farrás
“INTERACCIÓN ENTRE LA VÁLVULA Y EL SISTEMA DE CONDUCCION”; Ing. Adolfo Guitelman
“SECCIÓN CIRCULAR: COMPORTAMIENTO A PRESIÓN Y A SUPERFICIE LIBRE””; Ing. Adolfo Guitelman
“TUBERIAS EN SERIE Y EN PARALELO”; Ing. Luis Pérez Farrás

• BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA
  

“HIDRÁULICA GENERAL”; Sotelo Avila. “HIDRÁULICA”; Ballofet - Gotelli - Meoli.
“MANUAL DE HIDRÁULICA”; Ing. Dante Dalmati; Centro de Estudiantes CEILP.
“MOVIMIENTOS IMPERMANENTES A PRESIÓN - GOLPE DE ARIETE - MÉTODO DE LAS CARACTERÍSTICAS”; Ing. Adolfo Guitelman (Publicación CEI).
“MOVIMIENTOS IMPERMANENTES A SUPERFICIE LIBRE”; Ing. Adolfo Guitelman (Publicación CEI).
“MÉTODOS NUMÉRICOS APLICADOS A LA INGENIERÍA HIDRÁULICA”; Ing. Adolfo Guitelman - Ing. Sergio Nadal Viñals (Publicación CEI).
“MECÁNICA DE LOS FLUIDOS”; Victor L. Streeter.
“MECÁNICA DE LOS FLUIDOS”; Shames.
“MECÁNICA DE LOS FLUIDOS”; R.L. Daugherty - A.C. Ingersoll.
“MECÁNICA DE LOS FLUIDOS”; Arthur G. Hansen.
“MECÁNICA DE LOS FLUIDOS”; Massey.
“MECÁNICA DE LOS FLUIDOS Y MÁQUINAS HIDRÁULICAS”; Claudio Mateaix.
“FLUID MECHANICS”; James A. Liggett - David A. Caughey ; CD Interactivo de la American Society of Civil Engineers (ASCE) - Disponible su consulta en computadoras del departamento.
“Ecuación General de NAVIER STOKES, su aplicación a casos reales en Hidráulica”; Ing. Adolfo Guitelman. Presentado en el Seminario del Departamento de Matemática de la sede Paseo Colón de la Facultad de Ingeniería de la UBA. 2006.

• Final del 03 de marzo de 2008, catedra única
• Final de principios de julio de 2008, Items conceptuales

(enlaces externos)
TP Nº1: Propiedades físicas de los fluidos
TP Nº2: Hidrostática
TP Nº3: Cinemática
TP Nº4: Hidrodinámica
TP Nº5: Análisis Dimensional
TP Nº6: Acción Dinámica
TP Nº 7y8: Conductos a Presión
TP Nº9: Canales
TP Nº10: Remanso y Resalto
TP Nº11: Orificios y Vertederos
TP Nº12: Maquinas Hidraulicasa
TP Nº13: Golpe de Ariete