Propiedades De Los Fluidos

PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS:

Las propiedades de un fluido son las que definen el comportamiento y características del mismo tanto en reposo como en movimiento. Existen propiedades primarias y propiedades secundarias del fluido.

Propiedades primarias o termodinámicas: * Presión * Densidad * Temperatura * Energía interna * Entalpía * Entropía * Calores específicos * Viscosidad

Propiedades secundarias:

Caracterizan el comportamiento específico de los fluidos. * Viscosidad * Conductividad térmica * Tensión superficial * Compresión

HIDROSTÁTICA: La hidrostática es la rama de la mecánica de fluidos que estudia los fluidos en estado de reposo; es decir, sin que existan fuerzas que alteren su movimiento o posición.

Los principales teoremas que respaldan el estudio de la hidrostática son el principio de Pascal y el principio de Arquímedes.

CINEMÁTICA: es la rama de la mecánica clásica que estudia las leyes del movimiento de los cuerpos sin atender a las causas que lo producen (lo que llamamos fuerzas). Por tanto la cinemática sólo estudia el movimiento en sí

DINÁMICA DE LOS FLUIDOS: Esta rama de la mecánica de fluidos se ocupa de las leyes de los fluidos en movimiento; estas leyes son enormemente complejas, estudia las interacciones que lo producen. La rapidez y la aceleración son las dos principales cantidades que describen cómo cambia su posición en función del tiempo.

MÉTODOS HIDROLÓGICOS PARA ESTIMAR CAUDALES MÁXIMOS

Caudales máximos de escorrentía

Un cálculo del caudal máximo probable de escorrentía es necesario para diseñar canales, drenajes o alcantarillas, o para calcular los niveles máximos de inundación. Se describen dos métodos empíricos sencillos.

Q es el caudal en metros cúbicos por segundo, I es la intensidad en milímetros por hora, A es la superficie de la cuenca en hectáreas, C es un coeficiente de escorrentía sin dimensiones.

La fórmula se obtuvo inicialmente en unidades inglesas y debe parte de su popularidad a que, cuando se utilizan las unidades inglesas más convenientes, C deja de tener dimensiones debido a una curiosa coincidencia numérica, por ejemplo:

para lluvias que caen a una pulgada/hora en un acre, 43 560 (acres a pies2) x 1/12 (pulgada/hora a pies/hora) x 1/3 600 (horas a segundos) = 1 008 pies³/s, que a los efectos prácticos se puede considerar como la unidad; de manera que en unidades inglesas la fórmula es:

Q = CIA

donde: Q es el caudal de escorrentía en pies cúbicos por segundo, I es la intensidad en pulgadas por hora, A es el área en acres, C es el mismo factor sin dimensión que en la fórmula métrica.

Para resolver la ecuación, cada uno de los tres factores del miembro de la derecha tiene que ser conocido. El área A se mide por medio de levantamientos topográficos, o a partir de mapas o fotografías aéreas.

Para obtener el valor de la intensidad I primero es necesario calcular el tiempo de recolección del área de captación, es decir, el tiempo máximo que tarda la escorrentía de superficie en pasar de cualquier punto de la cuenca a la salida. En el Cuadro 11 se dan valores del tiempo de recolección en cuencas hidrográficas de diversos tamaños y pendientes. El dato siguiente es sobre la intensidad máxima de la lluvia que es probable dure durante el tiempo de recolección de la información. De ser posible se deben utilizar los registros de las precipitaciones locales para calcular este valor. Cuando no se dispone de registros locales se puede efectuar un cálculo a partir de la Figura 57 que se deriva de los registros de las precipitaciones en Australia y Africa. Las tempestades que duran menos de cinco minutos pueden tener intensidades sumamente elevadas; este método no se debe utilizar para tiempos de recolección de cinco minutos o menos. Esta Figura muestra la precipitación máxima que es probable se produzca por término medio una vez cada diez años. Para obtener Figuras correspondientes a períodos más breves o mayores, se pueden utilizar los factores de conversión del Cuadro 12.

El coeficiente C es una medida de la proporción de la lluvia que se convierte en escorrentía. En un techo de metal casi toda la lluvia se convertirá en escorrentía, de manera que C será casi 1,0, mientras que un suelo arenoso bien drenado, donde las nueve décimas partes de la lluvia penetran en la tierra, el valor de C sería de 0,1. El Cuadro 13 da algunos valores de C. Cuando la cuenca tiene diferentes tipos de tipografía, o de uso de la tierra, se obtiene una media ponderada combinando los diferentes valores en proporción al área de cada uno de ellos.

7.2 FÓRMULAS EMPÍRICAS

Estas fórmulas son válidas para dar un primer valor de referencia u orden de magnitud. Están basadas en la experimentación y el caudal de avenida Q (m3/s) se da en función de la superficie S (Km2).

• Gómez Quijado: Q = 17•S2/3 , para superficies menores de 2000 Km2.

• Fuller: Q(T) = Q1•(1 + 0,8•log T) , donde Q(T) es el caudal para un período de retorno T y Q1 es la media de los caudales diarios de cada año.

• Zapata: Q = 21•S0,6 .

7.3 MÉTODOS ESTADÍSTICOS

Están basados en grandes series de datos anuales de caudales, que permiten hallar caudales máximos siguiendo la siguiente metodología:

a) Recopilación de datos.

b) Análisis de datos.

c) Extrapolación estadística.

d) Contraste de resultados.

Para que los estudios tengan una consistencia suficiente, es necesario una longitud mínima de la muestra que se define como “la longitud de muestra recomendable para un análisis de caudales,

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