Hidrodinamica

Es la parte de la hidráulica que estudia el comportamiento de los líquidos en movimiento. para ello considera varios conceptos, entre las que recalcan la velocidad, el flujo y el gasto.
Entonces un fluido también puede moverse o desplazarse,

 

 

Para comprender las características debemos tener en cuenta las siguientes reglas:
Los líquidos son incompresibles.
La viscosidad no afecta el movimiento del fluido, es factible de la fricción ocasionada por el paso del líquido en las paredes de la tubería se considera baja.
El flujo del líquido un través de las tuberías es estable y estacionario, es factible, es decir sin turbulencias.

Relación de entrada y salida.

El gasto es la relación que existe entre la cantidad del volumen del fluido que pasa un a través de una tubería es determinado tiempo.




g = v / t
g = gasto (m / s)
v = volumen (m)
t = tiempo (s)

Además, el gasto puede calcularse como:
g = av
Donde
a = área (m ² )
v = velocidad (m / s ² )
Esto se debe una cola v = ad, sustituyendo en g = ad / t
Y como v = d / t, entonces: g = av

El flujo se defina como la cantidad de masa de fluido que puede pasar un través de una tubería es determinado tiempo, y se describen como:

 

f = m / t

Donde

f = flujo (kg / s)
m = masa (kg)
t = tiempo (s)

También puede relacionarse la densidad para determinar s. el flujo, ya que p = m / v

Queda m = p v sustituyendo en la fórmula de flujo: f = p v / t

Observadores de si somos podemos realizar otra, ya que g = v / t del queda:

f = p g

Ahora, considerando que el volumen del líquido que entra por la tubería es el mismo que el volumen que la venta por ella, de podemos obtener una relación denominada ecuación de continuidad.

Establece relación que la cantidad de líquido que pasa a través de una tubería angosta, lo hace mayor que pasa cuando por una tubería más ancha.
Como el volumen es constante, el gasto también es lo, que así
g1 = g 2

donde

g1 = gasto en el punto 1
g2 = gasto en el punto 2
a 1 v 1 = a 2 v 2

Donde

a 1 = área del punto 1
v 1 = velocidad en el punto 1
a 2 = área del punto 2
v 2 = velocidad en el punto 2.
Teorema de Bernoulli

El teorema de Bernoulli es también conocido como el teorema de trabajo-energía en los fluidos.

Para determinar el teorema de Bernoulli se relaciona el principio de la conservación de la energía que involucra en las energías cinética y potencial.

Et = Ec + Ep
Donde
E t = total de energía
Ec = energía cinética
Ep = energía potencial

Si pasamos a cada lado de la igualdad, los términos que pertenecen quedaria en el mismo punto:

p 1 + 1/2 p v 1 ² + p gh 1 = p 2 + 1/2 + p v 2 ² + p gh 2

y como: p 1 + 1/2 p v 1 ² + p gh 1 = constante

La ecuación del teorema de Bernoulli nos puede ayudar a determinar la presion o velocidades cuando existe una diferencia de alturas por el conducto.
Si colocáramos medidores de presión en las partes de una tubería horizontal podriamos observar que la velocidad aumenta cuando el tubo reducir su espacio y la presión disminuye.

Principio de Venturi

El medidor o tubo de Venturi es una de las aplicaciones del teorema de Bernoulli, el medidor de Venturi se utiliza para medir la presión en una tubería horizontal.
Donde:

V1 = velocidad del líquido pasando por la tubería (m / s).

P1 = presión en la parte ancha del tubo (n / m²).

P2 = presión en el estrechamiento de Venturi (n / m²).

p = densidad del líquido (kg / m³).

A1 = área de la parte ancha del tubo (m²).

A2 = área del estrechamiento del tubo de venturi (m²)


El efecto Venturi consiste en que un fluido en movimiento dentro de un conducto cerrado disminuye su presión cuando aumenta la velocidad al pasar por una zona de sección menor. En ciertas condiciones, cuando el aumento de velocidad es muy grande, se llegan a producir presiones negativas y entonces, si en este punto del conducto se introduce el extremo de otro conducto, se produce una aspiración del fluido de este conducto, que se mezclará con el que circula por el primer conducto. Este efecto, demostrado en 1797, recibe su nombre del físico italiano Giovanni Battista Venturi.

Teorema de Torricelli

Este físico italiano menciona que: "la velocidad de salida de la un líquido es alcalde del conforme aumenta la densidad en la que se encuentra el orificio de salida".



Entonces si tenemos que p 1 + 1/2 p v 1 ² + p gh 1 = p 2 + 1/2 p v 2 ² + p gh 2 , de podemos dividir toda la ecuación entre p :

p 1 / p + 1/2 v 1 ² + gh 1 = p 2 / p + 1/2 v 2 ² + gh 2


Si consideramos que la velocidad de salida en el punto 1 (punto mas alto) es poco significativa, podemos eliminar:

P1 / p + gh 1 = P2 / p + 1/2 v 2 ² + gh 2

si el punto 2 se encuentra en el fondo del recipiente, entonces h 2 = 0, por lo tanto:

P1 / p + gh 1 = P2 / p + 1/2 v 2 ²


Como p representa a la presión atmosférica sobre la superficie del líquido y p repre la densidad del mismo las podemos eliminar.
 gh 1 = 1/2 v 2 ²

Despejando la velocidad, del queda: v = 2gh

Esta es la fórmula es la misma que utilizamos para determinar la velocidad de cuerpo en caída libre.