La hidrodinámica es la parte de la física
que se encarga del estudio de los líquidos en movimiento.Para ello, considera entre otras cosas: la velocidad, la presión, el flujo y el gasto del líquido.
Las aplicaciones de la hidrodinámica se encuentran en el diseño de canales, puertos,presas, casco de los barcos, hélices, turbinas y ductos en general. Esto se realiza con el fin de facilitar el estudio d los líquidos en movimiento.
Conceptos principales
Gasto:
Es el volumen de líquido que pasa por una sección transversal de una tubería o de una canalización, por unidad de tiempo, y es el mismo que el que sale por el extremo del tubo.
G=V / t
G= gasto en m³/s
V= volumen del liquido que luye en m³
t= tiempo que tarda el liquido en fluir, en segundos.
El área, la velocidad del liquido y el tiempo que tarda en pasar por los puntos.
G=A v
G= gasto en m³/s
A= área de la sección transversal del tubo en metros cuadrados (m²)
v= magnitud de la velocidad del tubo en m/s
Flujo:
Se define por la cantidad de masa del liquido que fluye a través de una tubería en un segundo.
F=m / t
F= flujo en kg/s
m= masa del liquido que fluye en kilogramos(kg)
t= tiempo que tarda en fluir en segundos(s)
Como la densidad de un cuerpo es la relación que hay entre su masa y el volumen.
F=Gp
Ejercicios :
F= flujo en kg/s
G= gasto en m³/s
p= densidaad en peso kg/m³
1.
Calcular
el gasto de agua por una tubería, así como el flujo, al circular 4m3 en
0.5 minutos.
ph2o=
1000 kg/m3
Datos: Fórmulas Sustitución
v=4m³ G=V/t G=4m³/30s=
t= 0.5 min-30s F=G.p F=0.133m³/s x 1000kg/m³=
p=1000kg/m³
Respuesta:
G=0.133 m3/s
F= 133 kg/s
2.
Para
llenar un tanque de almacenamiento de gasolina se envió un gasto de 0.1 m3/s
durante un tiempo de 200s ¿Qué volumen tiene el tanque?
Datos: Fórmulas Sustitución
G=0.1m³/s V=tG V=200s x 0.1m³/s =
t=200s
V=?
Respuesta: 20 m3
3.
Calcular
el tiempo que tardará en llenarse una alberca, cuya capacidad es de 400m3
y se alimenta recibiendo un gasto de 10 litros/s. dar la respuesta en minutos y
horas.
Datos:
Fórmulas Sustitución
v=400m³-400000L
G=t/v G=400000L/10L/s= 40,000s
G=10L/s
t=?
Respuesta:
1hr-3600s 1min-60s
x-40,000s =11.11hr
x-40,000s =666.66min
t= 666.66 minutos=11.11 horas
4.
¿Cuál
es el gasto de petróleo crudo, por una tubería que tiene una área de 0.05 m2
de su sección transversal y la velocidad del líquido es de 2m/s.
Datos: Fórmulas Sustitución
G=? G=Av G=0.05m² x 2m/s=
A=0.05m²
v=2m/s
Respuesta:
G=0.1 m3/s
5.
¿Cuál
es el gasto de agua por una tubería que tiene un diámetros de 3.81 cm, cuando
la velocidad del líquido es de 1.8 m/s?
Datos:
Fórmula Sustitución
v=1.8 m/s A= πd²/4 A=3.1415 x 0,0381m²/4 =0,00144m²
d=3.81 cm
G=vA G=1.8m/s x
0,00144m²
A=?
G=?
Respuesta:
G=0.002 m2/s
6.
Calcular
el diámetro que debe tener una tubería, para que el gasto sea de 0.02 m3/s
a una velocidad de 1.5 m/s
Datos:
Fórmula Sustitución
G=0.02m³/s
d=Gv d=0.02m³/s /1.5m/s=
0.013m²
v=1.5 m/s A= πd²/4 A=3.1416
x 0.013m²/4=
d=?
Respuesta: 0.13 m
7.
Por
una tubería de 5.8 cm de diámetro, circula el agua a una velocidad de 1.6 m/s.
calcular la velocidad que llevará el agua, al pasar por un estrechamiento de la
tubería donde el diámetro es de 4 cm.
Datos:
Respuesta:
v=2.58 m/s
8.
Determinar
la velocidad con la que sale un líquido por un orificio que se encuentra a una profundidad
de 2.6 m en un tanque de almacenamiento.
Respuesta:
v= 7.14 m/s
9.
Para
medir la velocidad de la corriente en un rio, se introduce en el tubo de pitot,
la altura a la que llega el agua dentro del tubo es de 0.2 m. ¿A qué velocidad
va la corriente?
Respuesta=
v= 1.98 m/s
Teorema de Bernoulli
