Constantes y frmulas hidrulicas. Frmulas empricas ms utilizadas. Sus orgenes y aplicaciones

Constantes y frmulas hidrulicas. Frmulas empricas ms utilizadas. Sus orgenes y aplicaciones2013

UNIVERSIDAD AUTONOMA GABRIEL REN MORENOFACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS Y TECNOLOGA

ALUMNOS: Cuellar Rosazza romina 211041548. Condori Medelln wilber 211067776. Cuellar taran Ederson. 212074962. Cuellar cspedes Shirley. 211041440. Colodro Duran miguel ngel 200916300. Cruz Claure marco Antonio 210002417.MATERIA: Hidrulica ISIGLA: CIV - 229GRUPO: BDOCENTE: Ing. Vctor Hugo OrtizFECHA:13 de noviembre 2013.SANTA CRUZ BOLIVIA

43Constantes y frmulas hidrulicas. Frmulas empricas ms utilizadas. Sus orgenes y aplicaciones

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ContenidoINTRODUCCIN1ANTECEDENTES2FORMULAS HIDRAULICAS5LEY O PRINCIPIO DE PASCAL5Biografa de BLAISE PASCAL5ECUACION FUNDAMENTAL DE LA HIDROSTATICA6ECUACION HIDROSTATICA6PRICIPIO DE ARQUIMIDES8LEY DE STEVIN10FUERZAS HIDROSTTICAS SOBRE SUPERFICIES SUMERGIDAS12FUERZAS SOBRE SUPERFICIES PLANAS12CALCULO DE LA PRESION LATERAL20ARQUMEDES21FLOTACION, ARQUIMEDES22ESTABILIDAD DE CUERPOS FLOTANTES Y SUMERGIDOS.27ECUACIN DE CONTINUIDAD32CONSERVACIN DE LA ENERGA- ECUACIN DE BERNOULLI32ECUACIN GENERAL DE LA ENERGA37FORMULAS EMPIRICAS MS UTILIZADAS EN HIDRAULICA39FORMULA CHZY39Biografa39BIBLIOGRAFIA43

INTRODUCCIN

Desde la creacin, el hombre ha estado empeado en multiplicar su fuerza fsica. Inicialmente se asocio con otros para aplicar cada uno su fuerza individual a un solo objeto. Posteriormente un ilustre desconocido invent la rueda y otros la palanca y la cua. Con estos medios mecnicos se facilitaron enormemente las labores. Pronto estos elementos se combinaron y evolucionaron hasta convertirse en ingenios mecnicos muy diversos, que fueron utilizados en la construccin de los pueblos, en las guerras y en la preparacin de la tierra.Tambin el hombre al lado del desarrollo de los dispositivos mecnicos, empez desde muy temprano la experimentacin de la utilizacin de recursos naturales tan abundantes como el agua y el viento. Inicialmente se movilizo en los lagos y ros utilizando los troncos de madera que flotaban. Mas adelante la navegacin se hizo, a la vez, aprovechando las fuerzas de los vientos.A lo largo de la historia, aparecen inventos e investigadores que aportan mejoras sustanciales en el campo que hoy se denomina Mecnica de fluidos.La hidrulica es una rama de la mecnica de fluidos y ampliamente presente en la ingeniera que se encarga del estudio de las propiedades mecnicas de los lquidos. Todo esto depende de las fuerzas que se interponen con la masa y a las condiciones a que est sometido el fluido, relacionadas con la viscosidad de este. El agua cubre 3/4 partes (71%) de la superficie de la Tierra. Se puede encontrar esta sustancia en prcticamente cualquier lugar de la biosfera y en los tres estados de agregacin de la materia: slido, lquido y gaseoso. Derivando de aqu la importancia de la hidrulica.El presente trabajo trata de los orgenes y aplicaciones de las frmulas y constantes hidrulicas, que se ocupan con ms frecuencia para la materia de hidrulica I, que se imparte en la universidad Autnoma Gabriel Rene Moreno, mas explcitamente de la carrera de ingeniera civil.

ANTECEDENTES

La Mecnica de fluidos tiene sus orgenes en la hidrulica, tanto en Mesopotamia como en Egipto alrededor del ao 400 a.C. proliferaron las obras hidrulicas que aseguraban el regado. Posteriormente, los imperios griegos, chino y especialmente, el romano se caracterizan por una gran profusin de obras hidrulica. La rueda hidrulica y el molino de viento Son prembulos de mucho inters para la historia de los sistemas con potencia fluida, pues familiarizaron al hombre con las posibilidades de los fluidos para generar y transmitir energa y le ensearon en forma emprica los rudimentos de la Hidromecnica y sus propiedades.La primera bomba construida por el hombre fue la jeringa y se debe a los antiguos egipcios, quienes la utilizaron para embalsamar las momias. CTESIBIUS en el siglo II A.C., la convirti en una bomba de doble efecto.En la segunda mitad del siglo XV, LEONARDO DA VINCI en su escrito sobre flujo de agua y estructuras para ros, estableci sus experiencias y observaciones en la construccin de instalaciones hidrulicas ejecutadas principalmente en Miln y Florencia.GALILEO en 1612 elaboro el primer estudio sistemtico de los fundamentos de la Hidrosttica. Un alumno de Galileo, TORRICELI, enunci en 1643 la ley del flujo libre de lquidos a travs de orificios. Construyo El barmetro para la medicin de la presin atmosfrica.BLAISE PASCAL, aunque vivi nicamente hasta la edad de 39 aos, fue uno de los grandes cientficos y matemticos del siglo XVII. Fue responsable de muchos descubrimientos importantes, pero en relacin con la mecnica de fluidos son notables los siguientes: La formulacin en 1650 de la ley de la distribucin de la presin en un lquido contenido en un recipiente. Se conoce esta, como ley de Pascal. La comprobacin de que la potencia del vaco se debe al peso de la atmsfera y no a un "horror natural" como se crey por mas de 2000 aos antes de su poca.A ISAAC NEWTON, adems de muchas contribuciones a la ciencia y a las matemticas, se le debe en Mecnica de Fluidos: El primer enunciado de la ley de friccin en un fluido en movimiento. La introduccin del concepto de viscosidad en un fluido. Los fundamentos de la teora de la similaridad hidrodinmica.Estos, sin embargo, fueron trabajados aislados de los cuales resultaron leyes y soluciones a problemas no conexos. Hasta la mitad del siglo XVIII no exista aun una ciencia integrada sobre El comportamiento de los fluidos.Los fundamentos tericos de la Mecnica de Fluidos como una ciencia se deben a Daniel Bernoulli y a Leonhard Euler en el siglo XVIII.DANIEL BERNOULLI, 1700-1782, perteneci a una famosa familia suiza en la cual hubo once sabios celebres, la mayora de ellos matemticos o mecnicos. Gran parte de su trabajo se realizo en San Petersburgo, como miembro de la academia rusa de ciencias. En 1738 en su "Hidrodinmica", formulo la ley fundamental del movimiento de los fluidos que da la relacin entre presin, velocidad y cabeza de fluido. LEONHARD EULER, 1707-1783, tambin suizo, desarrollo las ecuaciones diferenciales generales del flujo para los llamados fluidos ideales (no viscosos). Esto marco El principio de los mtodos tericos de anlisis en la Mecnica de Fluidos. A Euler se le debe tambin la ecuacin general del trabajo para todas las maquinas hidrulicas roto dinmicas (turbinas, bombas centrifugas, ventiladores, etc.), adems de los fundamentos de la teora de la flotacin.En 1985, despus de 135 aos de la formulacin de la ley de Pascal, JOSEPH BRAMAH, construyo en Inglaterra la primera prensa hidrulica. Esta primera prensa utilizaba sello de cuero y agua como fluido de trabajo. El accionamiento se realizaba por medio de una bomba manual y no superaba los 10 bares de presin. Sin embargo, la fuerza desarrollada por ella fue algo descomunal e inesperada para el mundo tcnico e industrial de entonces.Inmediatamente siguieron sin nmero de aplicaciones y como era de esperarse, se abri un mercado para el mismo sin precedentes y que superaba las disponibilidades tanto tcnicas como financieras de su tiempo.El segundo periodo, que comprende los ltimos aos del siglo XVIII y la mayora del XIX, se caracteriz por la acumulacin de datos experimentales y por la determinacin de factores de correccin para la ecuacin de Bernoulli. Se basaron en el concepto de fluido ideal, o sea que no tuvieron en cuenta una propiedad tan importante como la viscosidad. Cabe destacar los nombres de experimentalistas notables como ANTOINE CHEZY, HENRI DARCY, JEAN POISEUILLE en Francia; JULIUS WEISBACH Y G. HAGEN en Alemania. De importancia especial fueron los experimentos de Weisbach y las frmulas empricas resultantes que fueron utilizadas hasta hace poco tiempo.Entre los tericos de la Mecnica de Fluidos de este perodo, estn LAGRANGE, HELMHOLTZ Y SAINT VENANT.En los aos posteriores a 1850 las grandes ciudades de Inglaterra instalaron centrales de suministros de energa hidrulica, la cual era distribuida a grandes distancias por tuberas hasta las fbricas donde accionaban molinos, prensas, laminadores y gras.Todava funcionan en algunas ciudades europeas las redes de distribucin de energa hidrulica. En Londres, por ejemplo, esta aun en servicio la empresa " The London Hydraulic Power Co.", con capacidad instalada de 700 HP y 180 millas de tubera de distribucin. En la misma ciudad, el famoso Puente de la Torre, es accionado hidrulicamente, as como el ascensor principal en el edificio de la institucin de los Ingenieros Mecnicos.En el periodo siguiente, al final del siglo XIX y principios del XX, se tom en cuenta la viscosidad y la teora de la similaridad. Se avanz con mayor rapidez por la expansin tecnolgica y las fuerzas productivas. A este perodo estn asociados los nombres de GEORGE STOKES y de OSBORNE REYNOLDS, 1819-1903 y 1942-1912, respectivamente.En la Hidrulica contempornea se deben mencionar a: LUIDWIG PRANDTL, THEODOR VON KARMAN Y JOHAN NIKURADSE. Los dos primeros por sus trabajos en Aerodinmica y Mecnica de Fluidos que sirvieron para dilucidar la teora del flujo turbulento; el ltimo sobre flujo en tuberas.En 1906 la Marina de los EE.UU. bot El U.S. Virginia, primer barco con sistemas hidrulicos para controlar su velocidad y para orientar sus caones.En 1930 se empezaron a construir las bombas de paletas de alta presin y se introdujeron los sellos de caucho sinttico. Diez aos despus los servomecanismos electrohidrulicos ampliaron el campo de aplicacin de la oleohidrulica (rama de la hidrulica que utiliza aceite mineral como fluido). Desde los aos sesenta el esfuerzo investigativo de la industria y las entidades de formacin profesional ha conducido hasta los sofisticados circuitos de la fludica.

FORMULAS HIDRAULICAS

LEY O PRINCIPIO DE PASCALBiografa de BLAISE PASCALAunque vivi nicamente hasta la edad de 39 aos, fue uno de los grandes cientficos y matemticos del siglo XVII. Fue responsable de muchos descubrimientos importantes, pero en relacin con la mecnica de fluidos son notables los siguientes: La formulacin en 1650 de la ley de la distribucin de la presin en un lquido contenido en un recipiente. Se conoce esta, como ley de Pascal. La comprobacin de que la potencia del vaco se debe al peso de la atmsfera y no a un "horror natural" como se crey por mas de 2000 aos antes de su poca.Expresa que toda presin ejercida sobre un liquido contenido en un recipiente, se transmite con igual intensidad a todos los puntos de dicho recipiente.La prensa hidrulica es una mquina compleja que permite amplificar la intensidad de las fuerzas y constituye el fundamento de elevadores, prensas hidrulicas, frenos y muchos otros dispositivos hidrulicos de maquinaria industrial.La prensa hidrulica constituye la aplicacin fundamental del principio de Pascal y tambin un dispositivo que permite entender mejor su significado. Consiste, en esencia, en dos cilindros de diferente seccin comunicados entre s, y cuyo interior est completamente lleno de un lquido que puede ser agua o aceite. Dos mbolos de secciones diferentes se ajustan, respectivamente, en cada uno de los dos cilindros, de modo que estn en contacto con el lquido. Cuando sobre el mbolo de menor seccin S1 se ejerce una fuerza F1 la presin p1 que se origina en el lquido en contacto con l se transmite ntegramente y de forma casi instantnea a todo el resto del lquido. Por el principio de Pascal esta presin ser igual a la presin p2 que ejerce el fluido en la seccin S2, es decir:

Con lo que las fuerzas sern, siendo, S1Pl se hundePcl se hundec