HIDRAULICA GENERAL.

1. Definiciones.

La Hidráulica General aplica los conceptos de la Mecánica de los Fluídos y los resultados de experiencias de Laboratorio en la solución de problemas prácticos que tienen que ver con el manejo del agua en almacenamientos y en conducciones a presión y a superficie libre.

Los conceptos de la Mecánica de Flúidos se resumen en tres capítulos:

1. Estática.
2. Cinemática.
3. Dinámica.

En la Estática se estudia el agua en reposo; en la Cinemática se trata de las líneas de flujo y de las trayectorias y en la Dinámica se estudian las fuerzas que producen el movimiento del agua.

De acuerdo con su variación en el tiempo el flujo del agua se clasifica como Permanente y Variable. Es Permanente cuando sus condiciones en un sitio determinado no cambian con el tiempo; en caso contrario el flujo se llama Variable o No permanente.

En muchos problemas de Ingeniería, por ejemplo en el diseño de captaciones, conducciones, puentes, obras de protección contra la acción de ríos, estructuras de drenaje, etc, el flujo se trata como Permanente. Los estudios de Golpe de Ariete en conductos a presión, y de Avalanchas y de Tránsito de Crecientes en conducciones a superficie libre aplican los conceptos del Flujo No Permanente.

2. Aplicaciones.

Las conducciones se diseñan para transportar agua desde un punto de inicio hasta su disposición final en un depósito o en otro conducto de mayor tamaño. En el punto de inicio, o ENTRADA, el conducto recibe el agua desde una estructura de captación y luego a lo largo de su recorrido puede recibir caudales adicionales que entran lateralmente. La disposición final del caudal se hace en el sitio de ENTREGA.

La conducción es abierta cuando por encima de la superficie del agua no existe ningún elemento, por ejemplo una tapa, que la separe de la atmósfera. En este caso el conducto tiene orillas y el flujo es a superficie libre.

Cuando la sección transversal del conducto tiene la forma de una figura geométrica cerrada, por ejemplo un círculo, un rectángulo o cualquier sección con tapa, la conducción es cerrada. Si en este tipo de conducciones el agua llena completamente la sección de flujo el conducto funciona a presión; en caso contrario el conducto funciona parcialmente lleno con flujo a superficie libre.

Debido a que en el diseño de una conducción puede resultar conveniente realizar cambios de alineamiento, de sección transversal, de pendiente, o de materiales a lo largo de su recorrido, es conveniente dividir la longitud total de la conducción en tramos. Cada tramo se considera como un CONDUCTO PRISMÁTICO porque está diseñado en un mismo material, y sus características geométricas: sección transversal , pendiente, y alineamiento se mantienen constantes.

Un tramo se empalma con los tramos adyacentes por medio de transiciones de entrada y de entrega, las cuales se calculan por métodos hidráulicos convencionales.

Los canales son conducciones con flujo a superficie libre. Dentro de su estudio se incluyen los canales naturales y los canales artificiales.

En los canales se diseñan estructuras que permiten el control de los caudales y facilitan las condiciones de flujo . Entre estas estructuras se cuentan obras de entrada, captaciones, transiciones, rápidas, vertederos de exceso, vertederos laterales y obras de entrega.

Conductos a presión

Son conductos cerrados que funcionan llenos. Aunque su sección transversal no es siempre circular se conocen usualmente como Tuberías.

El movimiento del líquido se produce por diferencias de Energía Hidráulica a lo largo del conducto. 

La Energía Hidráulica (H) tiene tres componentes que son la Energía Potencial (Z), la Presión Interna (h) y la  Energía Cinética (hv) del líquido en movimiento. La relación entre ellas se analiza por medio de la ecuación de Bernoulli: 

H = Z + h + hv 

Cuando la Energía Hidráulica de que se dispone en un conducto a presión no es suficiente para cumplir con los requerimientos del diseño se instalan estaciones de bombeo en las cuales se incrementa la Energía existente mediante la aplicación de una energía externa. La estación de bombeo consta de una o varias bombas con sus correspondientes pozos de bombeo, tuberías de succión y descarga, y de las instalaciones civiles y electromecánicas adecuadas para su operación.

Captaciones, desarenadores, conducciones, estaciones de bombeo, tanques de almacenamiento, plantas de tratamiento, redes de distribución, instalaciones domiciliarias, desagües sanitarios y de aguas lluvias.

Captaciones, desarenadores, conducciones, estaciones de bombeo, redes de distribución, aplicación del riego, drenaje agrícola.

Captaciones, desarenadores, conducciones, tanques de carga, conductos de alta presión, turbomáquinas, canal de fuga o de descarga, drenajes.

La Hidráulica Fluvial y la Ingeniería de Ríos combinan conceptos de Hidrología,  Hidráulica General, Geomorfología y Transporte de sedimentos. 

Estudian las características del flujo en las corrientes naturales en lo que se refiere a caudales, niveles medios y extremos, velocidades de flujo, variaciones del fondo por socavación y sedimentación, capacidad de transporte de sedimentos y ataques contra las márgenes, y tienen una participación importante en el diseño de las estructuras hidráulicas que se construyen en los cauces o cerca de ellos. 

Entre estas estructuras se cuentan las siguientes:

Captaciones, Obras de Desviación, Presas de Embalse, Vertederos, Desarenadores, Conducciones, Descarga de alcantarillados de Aguas Lluvias y de Aguas Negras, Muros de Contención,  Obras de Encauzamiento, Puentes, Box-Culverts, Espolones, Tablestacados, Pilotes, Revestimiento de Taludes, Empedrados, Acorazamiento del Lecho,  Cruces Subfluviales, Jarillones.

La Hidráulica Marítima trata de los fenómenos relacionados con la generación de olas y mareas, su cuantificación, la determinación de sus efectos sobre la navegación marítima, los puertos, la conservación de las playas y la protección de las obras que se construyen en las costas.

3. Bibliografía.

Mecánica de Fluidos.

1. Becerril, E. HIDROMECANICA. Editorial Dossat, S. A. 1960.
2. Daily, J. DINAMICA DE LOS FLUIDOS. Editorial F. Trillas S. A. México. 1969.
3. Daugherty, R. FLUID MECHANICS WITH ENGINEERING APPLICATIONS. McGraw-Hill. 1954.
4. De Nevers, N. FLUID MECHANICS. Addison-Wesley Publishing Company. 1970.
5. Fox, R. INTRODUCCION A LA MECANICA DE FLUIDOS. Editorial Interamericana. México. 1984.
6. Hansen, A. MECANICA DE FLUIDOS. Limusa-Wiley. 1971.
7. Landau, L. FLUID MECHANICS. Pergamon Press. 1959.
8. Lowe, H. FLUID MECHANICS: THEORY, WORKED EXAMPLES AND PROBLEMS. The Macmillan Press Ltda. 1979.
9. Massey, B. MECHANICS OF FLUIDS. Van Nostran Company Ltda. 1968.
10. Mataix, C. MECANICA DE FLUIDOS Y MAQUINAS HIDRAULICAS. Harper & Row Latinoamericana, HARLA. Segunda Edición. 1982.
11. Roca Vila, R. INTRODUCCION A LA MECANICA DE LOS FLUIDOS. Editorial Limusa. 1978.
12. Rouse, H. BASIC MECHANICS OF FLUIDS. John Wiley & Sons. 1953.
13. Rouse, H. FLUID MECHANICS FOR HYDRAULIC ENGINEERS. Dover. 1961.
14. Sabersky, R. FLUID FLOW. Collier-Macmillan Student Edition. 1961.
15. Shames, I. MECHANICS OF FLUIDS. McGraw-Hill International Strudent Edition. 1962.
16. Streeter, V. MECANICA DE FLUIDOS. McGraw-Hill.Novena Edición. 2000.
17. Vennard & Street. ELEMENTARY FLUID MECHANICS. John Wiley & Sons. 4th Ed. 1975.
18. Webber, N. FLUID MECHANICS FOR CIVIL ENGINEERS. Science Paperbacks. William Clowes & Sons Ltda. Great Britain. 1968.

Hidráulica General.

1. Addison, H. TRATADO DE HIDRAULICA APLICADA. Editorial Gustavo Gili S. A. 1959.
2. Chadwick, A. HYDRAULICS IN CIVIL AND ENVIRONMENTAL ENGINEERING. E & FN Spon. London. 1993.
3. Chaudhry, M. APPLIED HYDRAULIC TRANSIENTS. Van Nostrand Reinhold. 1979.
4. Dake, J. ESSENTIALS OF ENGINEERING HYDRAULICS. The Macmillan Press Ltda. International College Edition. Second Ed. 1983.
5. De Azevedo N, J. MANUAL DE HIDRAULICA. Harper & Row Latinoamericana, HARLA. 1976.
6. Department of the Army Corps of Engineers. HYDRAULIC DESIGN OF RESERVOIR OUTLET WORKS. Engineer Manual EM 1110-2-1602. October. 1980.
7. Domínguez, F, J. HIDRAULICA. Editorial Universitaria. Universidad de Chile. 1974.
8. Ferrero, J, H. TRATADO DE HIDRAULICA. Editorial Alhambra S. A. Madrid. 1981.
9. Francis, J. CIVIL ENGINEERING HYDRAULICS. Edward Arnold. 1984.
10. King, H. HYDRAULICS. John Wiley & Sons. Fifth Ed. 1948.
11. Pashkov, N. HIDRAULICA Y MAQUINAS HIDRAULICAS. Editorial MIR. Moscú. 1985.
12. Roberson, J. HYDRAULIC ENGINEERING. Houghton-Mifflin. 1988.
13. Simon, A. HIDRAULICA PRACTICA. editorial limusa. 1986.
14. Vergara, M. TECNICAS DE MODELACION EN HIDRAULICA. Ediciones Alfaomega. 1993.
15. Zipparro, V, J. DAVIS´ HANDBOOK OF APPLIED HYDRAULICS. McGraw-Hill. Fourth Ed. 1993.

Canales.

1. Abbot, M. COMPUTATIONAL HYDRAULICS: ELEMENTS OF THE THEORY OF FREE SURFACE FLOWS. Pitman. 1979.
2. Chow, Ven Te. OPEN CHANNEL HYDRAULICS. McGraw-Hill. 1959.
3. French, R. OPEN CHANNEL HYDRAULICS. McGraw-Hill International Student Edition. 1986.
4. Henderson, F. M. OPEN CHANNEL FLOW. Macmillan Series in Civil Engineering. 1970.
5. Leliavsky, S. IRRIGATION ENGINEERING: CANALS AND BARRAGES. Volume one of DESIGN TEXTBOOKS IN CIVIL ENGINEERING. Chapman & Hall. 1965.
6. Ranga R, K. FLOW THROUGH OPEN CHANNELS. Tata McGraw-Hill. 1981.
7. Silber, R. HIDRAULICA DEL REGIMEN PERMANENTE EN CANALES Y RIOS. Aguilar S. A. de Ediciones. 1972.
8. Sharma, R. CANAL STRUCTURES. Vol 3 of TEXTBOOK OF IRRIGATION ENGINEERING. Oxford & IBH Publishing. 1993.
9. Subramanya, K. FLOW IN OPEN CHANNELS. Tata McGraw-Hill. 1986.
10. Townson, J. FREE-SURFACE HYDRAULICS. Unwin Hyman Inc. 1991.
11. United States Department of Interior. Bureau of Reclamation. HYDRAULIC DESIGN OF STILLING BASINS AND ENERGY DISSIPATORS. Engineering Monograph No. 25. 1978.

Tuberías y Máquinas Hidráulicas.

1. Castilla, A. BOMBAS Y ESTACIONES DE BOMBEO. Ultragraf Editores. Colombia. 1993.
2. Karassik, I. PUMP HANDBOOK. McGraw-Hill International Editions. Second Ed. 1986.
3. Nayyar, M. PIPING HANDBOOK. McGraw-Hill. Sixth Ed. 1992.
4. Parmakian, J. WATERHAMMER ANALYSIS. Dover. 1963.
5. Polo E, M. TURBOMAQUINAS HIDRAULICAS. Limusa. Tercera Edición. 1983.
6. Saldarriaga, J. HIDRAULICA DE TUBERIAS. McGraw-Hill. 1998.
7. Shepherd D, G. PRINCIPLES OF TURBOMACHINERY. The Macmillan Company. 1964.
8. Viejo Z, M. BOMBAS: TEORIA, DISEÑO Y APLICACIONES. Limusa-Wiley. 1972.

Acueductos y Alcantarillados.

1. Corcho, F. ACUEDUCTOS: TEORIA Y DISEÑO. Universidad de Medellín. Colombia. Centro General de Investigaciones. 1993.
2. Corcho, F. SISTEMAS DE ALCANTARILLADO. Universidad de Medellín. Colombia. Centro General de Investigaciones. 1993.
3. Fair & Geyer. WATER SUPPLY AND WASTE WATER DISPOSAL. John Wiley & Sons. 1961.
4. López, R. ELEMENTOS DE DISEÑO PARA ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS. Editorial Escuela Colombiana de Ingeniería. Bogotá. 1998.
5. McGhee, T. WATER SUPPLY AND SEWERAGE. McGraw.Hill. Sixth Ed. 1991.
6. Metcalf-Eddy. INGENIERIA SANITARIA: REDES DE ALCANTARILLADO Y BOMBEO DE AGUAS RESIDUALES. Editorial Labor, S. A. 1994.
7. Nanni, V. TECNICA MODERNA DEL ALCANTARILLADO Y DE LAS INSTALACIONES DEPURADORAS. Hoepli: Editorial Científico médica. España. 1972.
8. Rivas, G. ABASTECIMIENTOS DE AGUAS Y ALCANTARILLADOS. Ediciones Vega. Caracas, Venezuela. 3° Edición. 1983.

Página Principal