Conceptos Fundamentales de Hidráulica: Fluidos, Presión y Principios Clave

Física: Hidráulica

La hidráulica es una rama de la física que se dedica a analizar las leyes que rigen el movimiento de los líquidos y las técnicas para el aprovechamiento de las aguas.

Fluidos

Un fluido es un cuerpo con la propiedad de fluir. Carece de rigidez y elasticidad, y cede a cualquier fuerza que altere su forma. Incluye tanto líquidos como gases.

Conceptos Clave de la Hidráulica

La hidráulica estudia la mecánica de los fluidos, analizando las leyes que rigen el movimiento de los líquidos. Se divide principalmente en dos áreas:

• Hidrostática: Se enfoca en el estudio de los fluidos en reposo.
• Hidrodinámica: Se encarga del estudio de los fluidos en movimiento.

Hidrostática

La hidrostática estudia los fluidos en reposo. Los principios fundamentales de la hidrostática son el Principio de Arquímedes y el Principio de Pascal.

• Viscosidad: Propiedad que manifiestan líquidos y gases cuando fluyen, siendo una medida de la resistencia que presentan al movimiento.
• Cohesión: Fuerzas de ligadura entre dos moléculas de un mismo tipo.
• Adherencia: Fuerza entre moléculas de diferente tipo de sustancia.
• Tensión Superficial: Energía potencial que poseen las moléculas de la superficie de los líquidos por unidad de área.
• Capilaridad: Diferencia de nivel dentro y fuera de un tubo capilar cuando se encuentra sumergido en un líquido.
• Peso Específico: Relación entre el peso (P) de una sustancia y su volumen (V).
• Densidad: Relación entre la masa (m) de una sustancia y su volumen (V).
• Densidad Relativa o Gravedad Específica: Expresa la relación entre la densidad de una sustancia y la densidad del agua.
• Volumen Específico: Volumen ocupado por unidad de masa de un material.
• Presión: Cantidad escalar que se obtiene al dividir la fuerza entre el área sobre la que actúa.
• Presión Hidrostática: Presión ejercida por el peso de un fluido sobre las paredes y el fondo del recipiente.
• Presión Atmosférica: Peso de la columna de aire. La cantidad de presión atmosférica depende de la altitud.
• Presión Manométrica: Valor de la presión que se lee en un medidor analógico o columna de mercurio (manómetro).
• Presión Absoluta: Presión interna total que tiene un sistema, como un recipiente.
• Principio de Pascal: Establece que una presión externa aplicada a un fluido confinado se transmite uniformemente a través del volumen del líquido.
• Prensa Hidráulica: Una fuerza aplicada al líquido de un lado se transmite íntegramente al líquido del otro lado.
• Vasos Comunicantes: Conjunto de recipientes comunicados que contienen un líquido homogéneo.
• Principio de Arquímedes: Un objeto que se encuentra parcial o totalmente sumergido en un fluido experimenta una fuerza ascendente (empuje).
• Cuerpos Flotantes: Al sumergir totalmente un cuerpo, el empuje puede ser menor, igual o mayor que su peso. Si es menor, el cuerpo se hunde; si es igual, el objeto flota en equilibrio; y si es mayor, flota en la superficie del líquido, sumergiéndose la porción necesaria para equilibrar peso y empuje.

Hidrodinámica

La hidrodinámica se encarga del estudio de los fluidos en movimiento, considerando la velocidad, la presión, el flujo y el gasto. También se relaciona con la distribución de agua potable.

• Flujo Estacionario: Movimiento de un fluido en el cual cada partícula sigue la misma trayectoria que la partícula anterior.
• Flujo Turbulento: Movimiento de un fluido que incluye corrientes turbulentas y remolinos, absorbiendo energía e incrementando el arrastre por fricción.
• Gasto o Caudal: Volumen de fluido que pasa a través del área de cierta sección transversal de un ducto en la unidad de tiempo.
• Flujo de Masa: Masa de fluido que pasa a través del área de cierta sección transversal de un ducto en la unidad de tiempo.
• Ecuación de Continuidad: En cualquier sección de un conducto por donde circula un fluido incompresible, el gasto será el mismo.
• Teorema de Bernoulli: En un líquido ideal cuyo flujo es estacionario, la suma de las energías cinética, potencial y de presión en un punto es igual a la suma de estas energías en cualquier otro punto.
• Teorema de Torricelli: La velocidad con la que sale un líquido por el orificio de un recipiente es igual a la que adquiriría un cuerpo que se dejara caer libremente desde la superficie libre del líquido hasta el nivel del orificio.