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Estudiar las condiciones de los fluidos, tanto en reposo como en movimiento, requiere no solo de la comprensión de las leyes de mecánica clásica o newtoniana, sino también de los procesos fisicomatemáticos que intervienen en la física del estado sólido, debido a la propia naturaleza fluida de las partículas. Por ello se propone consolidar los métodos y ecuaciones para los fluidos.
De forma breve y con un lenguaje sencillo, el libro aborda los dos grandes temas de la Mecánica de fluidos: la estática y el flujo de fluidos a partir de sus fundamentos fisicomatemáticos. Presenta además capítulos relacionados con la hidráulica (tuberías, dispositivos de aforo, bombas y flujo con superficie libre), entendida esta como una rama derivada de la mecánica de fluidos.
La obra está dirigida a estudiantes y profesionales de Ingeniería sanitaria, ambiental y civil, o interesados en el campo de la mecánica de fluidos y/o de la hidráulica.
Incluye:
- Ejercicios de aplicación desarrollados y propuestos.
- Aplicación práctica de los principios básicos de la mecánica de fluidos.
- Explicación de la hidráulica como una rama derivada de la mecánica de fluidos.
- Explicación breves, concisas y claras de los temas.
Acerca del autor:
Caudex Vitelio Peñaranda Osorio, Ingeniero Civil (U. Francisco de Paula Santander), Magíster en Ingeniería ambiental (U. Nal. de Colombia) y candidato a doctor en Ciencias de la ingeniería, área de Hidráulica torrencial (U. Central de Venezuela). Docente de la U. Distrital Francisco José de Caldas, de la U. Antonio Nariño y de su alma mater. Fue profesional especializado de la Corporación Autónoma Regional de la Frontera Nororiental (CORPONOR), ingeniero jefe del departamento de construcciones y alcantarillado de las Empresas municipales de Cúcuta y de la sección de Ejecución e interventoría de la Secretaría de Obras públicas municipales de Cúcuta.
- Un libro impreso
- Formato 17 x 24 x 2.1 cm
- 380 páginas impresas en blanco y negro
- Fina encuadernación en pasta flexible
- Primera edición, año 2019.
- ISBN: 978-607-860-823-2, 9786078608232
- Autor: Caudex Vitelio Peñaranda Osorio
- © Ecoe Ediciones
PRESENTACIÓN.
PREFACIO.
CAPÍTULO 1. NOCIONES GENERALES.
1.1. La mecánica de fluidos y la ingeniería.
Reseña histórica.
1.2. Sistemas de unidades.
1.2.1. Magnitudes fundamentales y derivadas.
1.2.2. Representación dimensional y la Ley de la homogeneidad dimensional.
1.2.3. Sistema Internacional, Inglés Gravitacional, Técnico Inglés y Cegesimal.
1.2.4. Equivalencias y fracción unitaria.
1.3. Ejercicios.
1.4. Problemas.
CAPÍTULO 2. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS.
2.1. Definición de fluido.
2.1.1. Fuerzas superficiales y de cuerpo (másicas).
Esfuerzos: tensiones normales.
2.1.2. Tensión en un punto.
2.1.3. Clases de fluidos.
2.2. Propiedades de los fluidos.
2.2.1. Densidad.
2.2.2. Peso específico.
2.2.3. Gravedad específica.
2.2.4. Volumen específico.
2.2.5. Viscosidad dinámica o absoluta.
2.2.6. Viscosidad cinemática.
2.2.7. Presión de vapor.
2.2.8. Tensión superficial.
2.3. Ejercicios.
2.4. Problemas.
CAPÍTULO 3. ESTÁTICA DE LOS FLUIDOS.
3.1. Presión en un punto.
3.2. Ecuación fundamental de la hidrostática. Variación de las presiones en una masa fluida incompresible en reposo.
3.3. Ley de Pascal.
3.4. Prensa hidráulica.
3.5. Presión de los gases.
3.6. Presión atmosférica.
3.7. Unidades de presión.
3.8. Piezómetros y manómetros.
3.8.1. Piezómetros.
3.8.2. Manómetros en U.
3.8.3. Manómetros de líquidos inmiscibles.
3.8.4. Manómetros diferenciales.
3.8.5. Manómetro diferencial compuesto.
3.9. Fuerzas sobre superficies planas.
3.9.1. Fuerzas sobre superficies horizontales.
3.9.2. Fuerzas sobre superficies inclinadas.
3.9.3. Fuerzas sobre superficies verticales.
3.9.4. Fuerza hidrostática sobre superficies curvas.
3.10. Fuerzas en tuberías.
3.11. Principio de Arquímedes. Empuje hidráulico.
3.12. Estabilidad y flotación.
3.13. Traslación y rotación de masas líquidas.
3.13.1. Traslación de masas líquidas. Movimiento lineal.
3.13.2. Rotación de masas líquidas.
3.14. Problemas.
CAPÍTULO 4. FLUJO DE LOS FLUIDOS.
4.1 Método euleriano y lagrangiano.
4.1.1 Método euleriano.
4.1.2 Método lagrangiano.
4.1.3 La derivada material.
4.2 Tipos de flujo.
4.2.1 Fluido ideal o inviscido.
4.2.2 Fluido real o viscoso.
4.2.3 Fluido unidimensional, bidimensional y tridimensional.
4.2.4 Flujo estable e inestable.
4.2.5 Otros tipos de flujo.
4.3 Líneas de corriente, estelas y trayectorias.
4.3.1 Coordenadas de las líneas de corriente.
4.4 Sistema y volumen de control.
4.4.1 Sistema.
4.4.2 Volumen de control.
4.4.3 Representación del volumen de control y del sistema.
4.4.4 Propiedades extensivas e intensivas de un fluido.
4.4.5 Teorema de Transporte de Reynolds.
4.4.6 Generalización del Teorema de Transporte de Reynolds.
4.5 Análisis integral de flujo de fluidos.
4.5.1 Deducción de la ecuación de continuidad mediante el análisis integral de flujo de fluidos.
4.5.2 Deducción de la ecuación de la cantidad de movimiento lineal mediante el análisis integral de flujo de fluidos.
4.5.3 Deducción de la ecuación de momento de la cantidad de movimiento mediante el análisis integral de flujo de fluidos.
4.5.4 Deducción de la ecuación de energía mediante el análisis integral de flujo de fluidos.
4.5.5 Derivación de la ecuación de Bernoulli a partir de la ecuación de energía. Línea de energía y piezométrica.
4.5.6 Flujo estable en la media con fricción.
4.6 Análisis diferencial de flujo de fluidos.
4.6.1 Movimiento de traslación.
4.6.2 Deformación lineal.
4.6.3 Deformación angular.
4.6.4 Deducción de la ecuación de continuidad mediante el análisis diferencial de flujo de fluidos.
4.6.5 Deducción de la ecuación de cantidad de movimiento lineal a partir de las ecuaciones de movimiento mediante el análisis diferencial de flujo de fluidos.
CAPÍTULO 5. ANÁLISIS DIMENSIONAL.
5.1 Conceptos básicos.
5.2 El Teorema π de Buckingham.
5.3 Modelos hidráulicos. Similitud hidráulica.
5.3.1 Similitud geométrica.
5.3.2 Similitud cinemática.
5.3.3 Similitud dinámica.
CAPÍTULO 6. TUBERÍAS.
6.1 Pérdidas.
6.1.1 Estudios experimentales sobre el factor de fricción.
6.2 Estimación del diámetro requerido a partir de las ecuaciones de Darcy-Weisbach y Colebrook-White.
6.3 Diseño de una tubería simple a partir de las pérdidas disponibles y de los caudales de diseño.
6.3.1 Derivación de una útil ecuación de diseño a partir de la combinación de las ecuaciones de Darcy-Weisbach y de Colebrook-White.
6.3.2 Remplazo de una tubería simple por dos tuberías en serie para aprovechar eficientemente las pérdidas disponibles.
6.4 Tuberías en serie.
6.5 Tuberías en paralelo.
6.5.1 Comprobación del diseño.
6.6 Redes.
6.6.1 Redes abiertas.
6.6.2 Redes cerradas.
6.7 Problemas.
CAPÍTULO 7. DISPOSITIVOS DE AFORO, ORIFICIOS Y COMPUERTAS.
7.1 Venturímetros.
7.2 Tubo Pitot.
7.3 Orificios.
7.4 Orificios con descarga sumergida.
7.5 Compuertas.
CAPÍTULO 8. BOMBAS.
8.1 Clasificación de las bombas.
8.1.1 Bombas de desplazamiento positivo (BDP).
8.1.2 Bombas dinámicas.
8.2 Instalación de una bomba.
8.3 Altura útil o efectiva o altura dinámica total.
8.4 Carga de aspiración neta positiva (CANP).
8.5 Selección de la bomba.
CAPÍTULO 9. FLUJO CON SUPERFICIE LIBRE.
9.1 Elementos geométricos de la sección de un canal.
9.2 Diferentes tipos de flujo.
9.2.1 Flujo uniforme.
9.3 Concepto de energía específica.
9.4 Momentum y coeficiente de Boussinesq.
9.5 Fuerza específica.
9.6 Flujo rápidamente variado. Resalto hidráulico.
9.7 Control de flujo.
9.7.1 Vertederos.
9.7.2 Canaleta Parshall.
9.8 Flujo gradualmente variado.
9.8.1 Análisis de los perfiles de flujo.
9.9 Los métodos paso a paso. El método de paso directo.
9.10 Flujo permanente, espacialmente variado.
9.10.1 Flujo con incremento de caudal.
9.10.2 Flujo con disminución de caudal.
9.11 Flujo no permanente.
9.11.1 Flujo no permanente, gradualmente variado.
9.12 Problemas.
BIBLIOGRAFÍA.
Índice de figuras.
Índice de tablas.
