¿Qué es la hidrodinámica?

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