CAPITULO I. NOCIONES GENERALES.1.1 INTRODUCCION:

El recurso hdrico el ms importante para el bienestar de la humanidad.

Patrimonio disponible de los habitantes de la Tierra.

Con el progreso surgieron agrupamientos urbanos con necesidad de abastecimiento de agua.

El abastecimiento se vuelve complejo e implica factores tcnicos, sociales, econmicos, legales y polticos administrativos.

En muchas ocasiones, el problema no se limita solamente al aprovisionamiento del aguapara uso domstico e industrial, sino que se extiende a la agricultura y a la ganadera, las que dependen de la cantidad y distribucin de las lluvias.

El agua necesaria para satisfacer todas las exigencias del mundo moderno proviene de aguas permanentes y no permanentes.

El especialista en Ingeniera hidrulica tiene la responsabilidad de realizar el estudio, la evaluacin y la determinacin de las captaciones, derivaciones, conducciones, almacenamientos, distribucin y optimizacin de los recursos hidrulicos a travs de infraestructura hidrulica diseada acorde a la tecnologa vigente.

1.2 DEFINICION:HIDRAULICA.- Es una rama de la mecnica de fluidos.

ETIMOLOGIA.- El significado viene del griego hydrauliks conduccin de agua, hydor, agua; y aulos; tubo, conduccin.

1.3 HISTORIA:

Egipto y GreciaLas civilizaciones ms antiguas se desarrollaron a lo largo de los ros.La experiencia y la intuicin guiaron a las comunidades en soluciones hidrulicas para la defensa riberea, el drenaje de zonas pantanosas, el uso de los recursos hdricos, la navegacin entre otros.

Tales de Mileto, de padre griego y madre fenicia, atribuy al agua el origen de todas las cosas.

Arqumedes, fue el fundador de la hidrosttica, en el campo de la hidrulica l fue el inventor de la espiral sin fin, la que, al hacerla girar al interior de un cilindro, es usada aun hoy para elevar lquidos.

Las Hidroelectricas. La primera CCHH se construy en 1880 en Northumberland, Gran Bretaa, y debido al aumento de la demanda de electricidad. A principios del siglo XX. En 1920 las centrales hidroelctricas generaban ya una parte importante de la produccin total de electricidad.

Antigua Roma

Los antiguos romanos, suministraban mediante acueductos ms de un milln de m de agua al da a la Roma Imperial, la mayor parte distribuida a viviendas privadas por medio de tubos de plomo.

Para construir el acueducto Claudio se requirieron, 14 aos consecutivos, ms de 40 mil carros de tufo por ao.

Acueductos.

Pont du Gard a Nmes.

En las provincias romanas los acueductos atravesaron con frecuencia profundos valles, como en Nmes, donde el Pont du Gard de 175 m de longitud tiene una altura mxima de 49 m, y en Segovia, en Espaa, donde el puente-acueducto de 805 m de longitud todava funciona.Los romanos excavaron tambin canales para mejorar el drenaje de los ros en toda Europa.

La generacin de energa

Rueda hidrulica.La principal fuente de energa de la antigedad fue el llamado molino griego, constituido por un eje de madera vertical, en cuya parte inferior haba una serie de paletas sumergidas en el agua. Este tipo de molino fue usado principalmente para moler los granos, el eje pasaba a travs de la mquina inferior y haca girar la mquina superior, a la cual estaba unido. Molinos de este tipo requeran una corriente veloz.

La rueda hidrulica

Ruedas de agua en Hama - Siria. Azud de La Montaa de Aranjuez, Espaa

En la Edad Media, la rueda hidrulica fue ampliamente utilizada en Europa para una gran variedad de usos industriales. Otra forma de energa desarrollada en la Edad Media fue el molino de viento.

La hidrulica en los pases rabes

En la Edad Media el islam contribuy en forma importante al desarrollo de los canales para la distribucin de agua, con un uso frecuente de sifones,

Ejemplo de la antigedad.Red de Canales de Mesopotamia, hoy Irak.

Otras redes de Canales de Mesopotamia, hoy Irak.

Acueducto romano Los Milagros, paso sobre ro Albarregas, Mrida, Espaa

Jardines Colgantes de Babilonia.

Canalizacin de riego Azteca, Mxico

Partido de agua en Tipn Urcos

Estructura hidrulica de Ollantaytambo

Aforador incaico

Distribucin de caudal y calidad de agua

Cadas verticales

1.4 CIENCIAS RELACIONADAS CON LA HIDRULICA:

Mecnica de fluidos.- es la mecnica de medios continuos, que describe el movimiento de fluidos (gases y lquidos), sin tener en cuenta las causas que lo provocan (cinemtica) o tenindolas en cuenta (dinmica); Hidrologa, estudia el comportamiento del agua en la naturaleza, en las diversas fases del ciclo hidrolgico; Hidrogeologa, estudia las aguas subterrneas; Hidrografa, estudia la descripcin y sus sistemas de los diferentes cuerpos de agua planetarios; Oceanografa, estudia los procesos fsicos, qumicos y biolgicos que se dan en el mar y en los ocanos.

1.5 CLASES DE HIDRAULICA: 1.6 APLICACIONES DE LA INGENIERIA HIDRAULICA:

1.7 SIMBOLOS DIMENSIONES Y UNIDADES:

1.8 CONVERSION DE UNIDADES

En hidrulica es frecuente la necesidad de convertir unidades de medida de cantidades, tales como, caudal y presin.

Para establecer un mtodo certero y sistemtico de transformacin, se sugiere formular la conversin con el siguiente procedimiento:

Por ejemplo, transformar de [Km/hra] a [m/seg] (submltiplo):

Otro ejemplo, convertir a unidad mltiplo: Transformar de [lt/seg] a [m3/da]: 1.9 FUERZA Y MASA:

La comprensin de las propiedades de los fluidos requiere una cuidadosa diferenciacin entre masa y peso.

Masa (m): es la propiedad de un cuerpo fluido que se mide por su inercia o resistencia al cambio de movimiento. Es tambin una medida de la cantidad de fluido. [kg]

Peso (w): es la cantidad que pesa un cuerpo, es decir, la fuerza con la que el cuerpo es atrado hacia la Tierra por la accin de la gravedad.

1.10 PRESION:La Presin (p): es la cantidad de fuerza ejercida sobre un rea unitaria de una sustancia, y se establece con la ecuacin:

Dnde: P es la fuerza de presin, F es la fuerza normal y A es el rea donde se aplica la fuerza.

Presin de fluido.- Acta en todas direcciones perpendicularmente a la frontera. Concepto.- La presin acta de manera uniforme en todas las direcciones sobre un pequeo volumen de fluido:

Presin Atmosfrica.- Es el peso de la columna de aire al nivel del mar. P Atm. =1Atm. = 760 mm-Hg = 14.7 lb/in 2 (psi)

Presin baromtrica.- Es la presin que se mide mediante un barmetro* el cual se puede usar como un altmetro y puede marcar la presin sobre o bajo el nivel del mar.

* Barmetro: Instrumento que sirve para medir la presin atmosfrica.

Presin manomtrica.- Es la presin que se mide en un recipiente cerrado o tanque.

Presin Absoluta.- Es igual a la suma de la presin atmosfrica ms la presin manomtrica. P ABS. = P ATM. + P MAN.

APLICACIONES. Ley de Pascal.

La presin ejercida sobre la superficie libre de un lquido confinado dentro de un recipiente se transmite con la misma intensidad a todo el fluido.

Prensa Hidrulica.- Se compara mediante el rea de entrada.

1.11 MASA ESPECIFICA, PESO ESPECIFICO, DENSIDAD RELATIVA.

1.12 COHESION, ADHESION Y TENSION SUPERFICIAL:

1.13 ECUACIN DE BERNOULLI:

Formulacin de la ecuacin Bernoulli en su obra Hidrodinmica (1738) expuso este principio, que expresa que, en un fluido perfecto (sin viscosidad, ni rozamiento) en rgimen de circulacin por un conducto cerrado, la energa que posee el fluido permanece constante a lo largo de su recorrido.

La Ecuacin de Bernoulli describe el comportamiento de un fluido movindose a lo largo de una lnea de corriente. v = velocidad del fluido a lo largo de la lnea de corriente g = constante gravitatoria y = altura geomtrica en la direccin de la gravedad P = presin a lo largo de la lnea de corriente ? = densidad del fluido

Para aplicar la ecuacin se deben realizar los siguientes supuestos:

Viscosidad (friccin interna) = 0 Caudal constante Fluido incompresible - ? es constante La ecuacin se aplica a lo largo de una lnea de corriente

El nombre de la ecuacin se debe a Daniel Bernoulli, aunque en la forma arriba expuesta fue presentada en primer lugar por Leonard Euler.

Aplicabilidad

Para llegar a la ecuacin de Bernoulli se han de hacer ciertas suposiciones que nos limitan el nivel de aplicabilidad:

El fluido se mueve en un rgimen estacionario, o sea, la velocidad del flujo en un punto no vara con el tiempo. Se desprecia la viscosidad del fluido (que es una fuerza de rozamiento interna). Se considera que el lquido est bajo la accin del campo gravitatorio nicamente.

Tubo de Venturi

El caudal (o gasto) se define como el producto de la seccin por la que fluye el fluido y la velocidad a la que fluye. En dinmica de fluidos existe una ecuacin de continuidad que nos garantiza que en ausencia de manantiales o sumideros, este caudal es constante. Como implicacin directa de esta continuidad del caudal y la ecuacin de Bernoulli tenemos un tubo de Venturi.

Un tubo de Venturi es una cavidad de seccin S1 por la que fluye un fluido y que en una parte se estrecha, teniendo ahora una seccin

S2 >S1. Como el caudal se conserva entonces tenemos que v2>v1. Si el tubo es horizontal entonces h1 =h2, y con la condicin anterior de las velocidades vemos que, necesariamente, P1>P2. Es decir, un estrechamiento en un tubo horizontal implica que la presin esttica del lquido disminuye en el estrechamiento.