Respuestas
Explicación:
HidrodinámicaLa hidrodinámica es la rama de la hidráulica que estudia el comportamiento de los líquidos en movimiento; para ello considera principalmente la velocidad, la presión, el flujo y el gasto del líquido. Las aplicaciones de la hidrodinámica pueden ser en: diseño de canales, puertos, presas, hélices, turbinas y ductos en general.
Con el objetivo de facilitar el estudio de los líquidos en movimiento se hacen las siguientes suposiciones:
1.- Los líquidos son completamente incompresibles.
2.- La viscosidad se considera despreciable, es decir, el líquido no opone resistencia al fluir.
3.- El flujo del líquido es estable, es decir, la velocidad de cada partícula del líquido es la misma cuando pasa por el mismo punto.
GastoEl gasto se define como la relación que existe entre el volumen de líquido que fluye por un conducto y el tiempo que tarda en fluir,
G = V / t
donde G = gasto en m3/s (metros cúbicos sobre segundo)
V = volumen del líquido que fluye en m3 (metros cúbicos)
t = tiempo que tarda en fluir el líquido en s (segundos)
El gasto también puede calcularse si se conoce el área transversal de la tubería y la velocidad que lleva el líquido con la siguiente ecuación:
G = A·v
donde G = gasto en m3/s (metros cúbicos sobre segundo)
A = área de la sección transversal del tubo en m2 (metros cuadrados)
v = velocidad del líquido en m/s (metros sobre segundo)
Flujo
El flujo se define como la cantidad de masa de líquido que fluye a través de una tubería en un segundo,
F = m / t
donde F = flujo en kg/s (kilogramos sobre segundo)
m = masa del líquido que fluye en kg (kilogramos)
t = tiempo que tarda en fluir en s (segundos)
Recordando que la densidad de un cuerpo es la relación entre la masa y su volumen obtenemos que:
F = D·G
donde F = flujo en kg/s (kilogramos sobre segundo)
G = gasto en m3/s (metros cúbicos sobre segundo)
D = densidad en kg/ m3 (kilogramos sobre metros cúbicos)
Ecuación de continuidad
Si se tiene una tubería por donde circula algún líquido, y en un extremo de esa tubería se reduce su área transversal, la cantidad de líquido que pasa por ambos extremos es la misma (Fig. 1).
Fig. 1. Tubería donde en uno de sus extremos se reduce su área transversal (A2<A1). La cantidad de líquido que pasa por el área A1 es la misma que pasa por el área A2.
Como la cantidad de líquido que pasa por A1 y A2 es la misma (Fig. 1) es necesario que en el punto 2 aumente la velocidad del líquido para compensar la reducción del área A2. Por lo tanto el gasto en el punto 1 es igual al gasto en el punto 2:
G1 = G2
ó
A1·v1 = A2·v2
Ésta última ecuación es conocida como ecuación de continuidad.
Problemas:1.- Calcular el gasto de 1.5 m3 agua que circulan por una tubería en 1/4 de minuto.
2.- Calcular el tiempo que tardará en llenarse de agua un tanque cuya capacidad es de 10m3 al suministrarle un gasto de 40 l/s (litros sobre segundos).
3.- 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?
4.- Por una tubería fluyen 1800 litros de agua en un minuto, calcular:
a) El gasto.
b) El flujo.
5.- Por una tubería de radio de 2cm circula agua a una velocidad de 3 m/s. En una parte la tubería se estrecha y la medida del radio en ese punto es de 1.5cm ¿Qué velocidad llevará el agua al pasar por el punto más estrecho?
Nota: Es indispensable que las unidades de las cantidades dadas en un problema sean consistentes, haz las conversiones correspondientes en caso de ser necesario.