MECÁNICA DE FLUIDOS Y MÁQUINAS HIDRÁULICAS [PDF]
Autor: Claudio Mataix
Segunda Edición
Alfaomega
La primera edición de esta obra, publicada en 1970 y reimpresa repetidas veces en España y Latinoamérica. nació en mis clases a los Ingenieros Superiores e Ingenieros Técnicos del I.C.A.I La segunda Edición. totalmente ampliada, revisada y puesta al día, se: ha reelaborado también en contacto vivo con mis alumnos del I.C.A.I. La obra es una Mecánica básica del fluido incompresible.
La segunda edición retiene La sucesión de los veintinueve: capítulos, doce de los cuales están consagrados a las máquinas hidráulicas y a las transmisiones y controles hidráulicos y neumáticos: de ahí que el título completo de la obra MECANICA DE FLUIDOS Y MAQUINAS Hidráulicas se haya mantenido también.
En nuestra obra se tratan los puntos siguientes :
- Análisis de las propiedades del fluido. en particular de: la PRESION y VISCOSIDAD (paradoja de D'Alembert capa limile y desprendimiento de la capa limite).
- Deducción matemática de las ECUACIONES FUNDAMENTALES: ecuación de la hidrostática, ecuaciones diferenciales de Eu1er, ecuación de Bernoulli, ecuación de la cantidad de movimiento, ecuación fundamental de las turbomáquinas, etc.
- HIDROSTÁTICA y sus problemas prácticos. a partir de la ecuación fundamental en sus múltiples formas.
- HIDRODINAMICA y sus problemas prácticos. a partir de la ecuación de Bernoulli en sus múltiples formas.
- TURBOMAQUINAS HIDRAUUCAS y sus problemas prácticos de instalación, funcionamiento y diseño a partir de la ecuación fundamental de Euler.
- MAQUINAS HIDRAULICAS ALTERNATIVAS y ROTOESTATICAS.
- TRANSMISIONES Y CONTRO LES HIDRÁULICOS y NEUMÁTICOS, a partir del principio de Pascal.
CONTENIDO
1. INTRODUCCJON A LA MECANICA DE FLUIDOS
1.1. Objeto de la mecánica de fluidos
1.2. Aplicaciones de la mecánica de fluidos
1.3, Resumen histórico de: la mecánica de fluidos
1.4. Sistemas de unidades, Dimensiones.
I .S. El sistema internacional de unidades SI
1.6. Ecuación de dimensiones
1.7. Cambio de unidades
2. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS
2,1. Introducción
2.2. Densidad especifica o absoluta. peso específico y densidad
2.3 Compresibilidad
2.4. Viscosidad
2.5. Tensión superficial
2.6. Tensión de vapor
2.7. ruido ideal
3. PRESION
3.1. Definición y propiedades
3.2. Unidades de presión
3.3. Presión atmosférica
3.4. Presión absoluta y presión excedente o relativa
4. HIDROSTATICA
4.1. Ecuación fundamental de la hidrostática del fluido incompresible
4.2. Gráfico de presiones
4.3. Instrumentación de medida de presiones
4.4. Presión hidrostática sobre una superficie plana sumergida
4.5. Presión hidrostática sobre una superficie curva cilíndrica sumergida
4.6. Principio de Arquímedes. Rotación.
4. 7. Equilibrio relativo de los líquidos
5. ECUACJON FUNDAMENTAL DE LA HIDRODINAMICA O ECUACION DE BERNOULLI
5.1 Regímenes de corriente. Línea, hilo y tubo de corriente
5.2. Definición de caudal
5.3. Ecuación de continuidad
5.4. Fuerzas que actúan sobre un fluido
5.5. Ecuaciones diferenciales del movimiento de un fluido ideal o ecuaciones diferenciales de Euler
5.6. Ecuación dc Bcrnoulli para el fluido ideal: primera deducción por integración de las ecuaciones dc Euler según una lineal de corriente
5.1. Clasificación de las energías de un fluido incompresible
5.8. Ecuación de Bernoulli para el fluido ideal: segunda deducción. energética
5.9. La ecuación de Bcrnoulli y el primer principio de la termodinámica
5.10. Las energías especificas y la ecuación de Bcmoulli expresadas en alturas equivalentes
5 11. Ecuaciones diferenciales del movimiento de un fluido real. o ecuaciones de Navier-Stokes
5.12. Ecuación de Bernoulli para el fluido real
5.13. Ecuación de Bernoulli generalizada
5.14. Gráfico de alturas
5.15. Ecuación de Bcrnoulli para un gas incompresible
6. ALGUNAS APLICACIONES DE LA ECUACION DE BERNOULLI. INSTRUMENTACION DE MEDIDA DE VELOCIDAD. INSTRUMENTACION DE MEDIDA DE CAUDAL EN FLUJO CERRADO
6.1. Introducción
6.2. Salida por un orificio: Ecuación de Torricelli
6.3. Tubo de Pitot
6.4. Instrumentación de medida de velocidades
6.5. El sifón
6.6. El eyector
6.7. Instrumentación de medición de volúmenes
6.8. Instrumentación de medición de caudales
7. LA EXPERIMENTACION EN MECANICA DE FLUIDOS
7.1. Introducción
7.2. Semejanza de modelos
7.3. Teoría de modelos
7.4. Semejanza dinámica y gradiente de presiones: numero de Euler
7.5. Semejanza dinámica con predominio de la gravedad : número de Froude
7.6. Semejanza dinámica con predominio de la viscosidad: número de: Reynolds
7.7. Semejanza dinámica con predominio de la elasticidad: número de Mach
7.8. Semejanza dinámica con predominio de la tensión superficial. numero de Weber
8. RESISTENCIA DE LOS FLUIDOS EN GENERAL
8. 1. Introducción
8.2. Paradoja de d'Alembert
8.3. Capa limite: resistencia dc superficie
8.4. Régimen laminar y turbulento
8.5. Capa limite laminar y turbulenta
8.6. El número de Reynolds: parámetro adimensional de resistencia
8.7. Número critico de Reynolds
8.8. Desprendimiento de la capa limite: resistencia de forma
8.9. Resistencia de forma: contornos romos y contornos bien fuselados
8.10. La energía perdida por la resistencia se transforma en energía térmica
9. RESISTENCIA DE SUPERFICIE: PÉRDIDAS PRIMARIAS EN CONDUCTOS CERRADOS O TUBERIAS
9.1. Introducción
9.2. Pérdidas primarias y secundarias en las tuberías
9.3. Ecuación general de las pérdidas primarias: ecuación de Darcy-Weisbach
9.4. Cálculo del coeficiente de perdidas primarias
9.5. Diagrama de Moody
9.6. Diagrama de tubería más económico
10. RESISTENCIA DE SUPERFICIE; PERDIDAS PRIMARIAS EN CONDUCTOS ABIERTOS O CANALES
10.1. Introducción
10.2. Radio hidráulico
10.3. Velocidad en un canal con movimiento uniforme. Primera fórmula: fórmula de Chézy
10.4. Coeficiente C de la fórmula de Chézy. Primera fórmula : fórmula de Bazin
10.5. Coeficiente C de la fórmula de Chézy. Segunda fórmula : fórmula de Kutter
10.6 Velocidad en un canal con movimiento uniforme. Segunda fórmula: fórmula de Manning
10.7 Problemas de canales con movimiento uniforme
11. RESISTENCIA DE FORMA: PERDIDAS SECUNDARIAS EN CONDUCTOS CERRADOS O TUBERIAS
11.1. Introducción
11.2 Primer método: Ecuación fundamental de las pérdidas secundarias
11.3. El coeficiente C de la ecuación fundamental de pérdidas secundarias
11.4. Coeficiente total de perdidas C
11.5. Segundo método: longitud de tubería equivalente
11.6. Gráfico de la ecuación de Bernoulli con pérdidas
12. REDES DE DISTRIBUCION
12. 1. Introducción
12.2. Tuberías en serie
12,3. Tuberías en paralelo
12.4. Tuberías ramificadas
12.5. Redes de tuberías
13. RESISTENCIA DE SUPERFICIE Y DE FORMA EN UN CUERPO QUE SE MUEVE EN UN FLUIDO: NAVEGACIÓN AEREA Y M ARITIMA
13.1 . Introducción
13.2, Ideas generales sobre la resistencia de un cuerpo que se mueve en un fluido
13.3. Fórmula general de resistencia y coeficiente adimensional de arrastre
13.4. Resistencia de los barcos
14. ORIFICIOS. TUBOS. TUBERIAS Y VERTEDEROS. INSTRUMENTACION DE MEDIDA DE CAUDALES EN FLUJO LIBRE Y DE NIVEL
14.1. Introducción
14.2. Orificios, tubos y tuberías
14.3. Desagüe por una compuerta de fondo
14.4. Régimen variable: tiempo de desagüe de un depósito
14.5. Vertederos
14.6. Canal de Venturi
14.7. Otros procedimientos para medir el caudal en flujo libre
14.8. Instrumentación de medida de nivel
15. SOBREPRESIONES Y DEPRESIONES PELIGROSAS EN ESTRUCTURAS Y MAQUINAS HIDRAULICAS: GOLPE DE ARIETE Y CAVITACION
15.1. Golpe de ariete
15.2 Cavitación
16. TEOREMA DEL IMPULSO EN MECANICA DE FLUIDOS
16.1. Introducción
16.2. Deducción del teorema de impulso de la cantidad de movimiento
16.3. Aplicaciones
17. EMPUJE ASCENSIONAL
17.1. Introducción
17.2. Empuje ascensional en un cilindro circular
17.3. Empuje ascensional en un perfil de ala de avión: fórmula de Kutta-Joukowski
17.4. Empuje ascensional y propulsión por hélice: rendimiento de la propulsión
18 TURBOMÁQUINAS HIDRAULICAS: GENERALIDADES
18.1. Definición de máquina hidráulica
18.2. Clasificación de las máquinas hidráulicas
18.3. Ecuación fundamental de las turbomáquinas o ecuación de Euler: primera forma
18.4. Triángulos de velocidades: notación internacional
18.5. Segunda forma de la ecuación de Euler
18.6. Grado de reacción
18.7. Clasificación de la turbomáquinas según la dirección del flujo en el rodete
19. TURBOMAQUINAS HIDRAULICAS: BOMBAS ROTODINAMICAS
19.1. Definición y clasificación de las bombas
19.2. Clasificación de las bombas rotodinámicas
19.3. Elementos constitutivos
19.4. Dónde empieza y dónde termina la máquina?: Secciones de entrada E y de salida S
19.5. Tipos constructivos
19.6. El rodete: clasificación de las bombas por el numero especifico de revoluciones
19.7. El sistema difusor
19.8. Cebado de la bomba
19.9. Instalación de una bomba
19.10. Altura útil o efectiva de una bomba
19.11. Pérdida- potencias y rendimientos
19.12. Cavilación y golpe de ariete de una bomba
20. TURBQMAQUINAS HIDRAULICAS: VENTILADORES
20.1. Definición de 1os ventiladores
20.2. Clasificación de los ventiladores
20.3. Influjo de la variación de: la densidad del gas en el comportamiento de los ventiladores
20.4. Fórmulas de los ventiladores
21. CENTRALES HIDROELECTRICAS
21.1. Saltos naturales: potencial hidroeléctrico
21.2. Explotación de los saltos naturales: caudal instalado
21.3. Centrales hldroeléctricas
21.4. Clasificación de las centrales
22. TURBOMAQUINAS HIDRAULICAS: TURBINAS
22. 1. Definición
22.2. Elementos constitutivos
22.3. Clasificación de las turbinas hidráulicas
22.4 Turbinas de acción: Turbinas Pelton
22.5. Turbinas de reacción: turbinas Francis y Hélice
22.6. Turbinas de reacción: turbinas Kaplan y Dériaz
22.7. Algunas tendencias actuales en la construcción de las turbinas hidráulicas
22.8. Altura neta
22.9. Pérdidas. potencias y rendimientos
22.10. Ecuación del tubo de aspiración
22.11. Cavilación y gol pe de ariete de una turbina
23. OTRAS FUENTES DE ENERGIA: ENERGIA EOLICA, ENERGIA MAREOMOTRIZ Y ENERGIA DE LAS OLAS
23.1. Energía eólica
23.2. Centrales mareomotrices y grupos bulbo
23.3. Energía de las olas
24. TURBOMAQUINAS HIDRAULICAS: TRANSMISIONES HIDRODINAMICAS
24.1. Introducción
24.2. Acoplamiento hidrodinámico
24.3. Convertidor de par hidrodinámico
25. TURBOMAQUINAS HIDRAULICAS: LEYES DE SEMEJANZA Y CURVAS CARACTERISTICAS
25.1. Introducción
25.2. Las seis leyes de semejanza de las bombas hidráulicas
25.3. Las seis leyes de semejanza de las turbinas hidráulicas
25.4. Las once leyes de semejanza de los ventiladores
25.5. Curvas características de las turbomáquinas hidráulicas
25.6. Bancos de ensayo
26 . MAQUINAS HIDRAULCAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO: BOMBAS DE EMBOLO
26.1. Introducción
26.2. Principio del desplazamiento positivo
26.3. Clasificación de las máquinas de desplazamiento positivo
26.4. Bombas de émbolo
27. MAQUINAS HIDRAULICAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO: MAQUINAS ROTOESTATICAS
27.1. Clasificación
27.2. Descripción
27.3. Teoría
28. TRANSMISIONES Y CONTROLES HIDRAULICOS Y NEUMATICOS
28.1. Introducción
28.2. Principio de Pascal
28.3. Breve historia desde d principio de Pascal a las transmisiones y controles hidráulicos modernos
28.4. Evolución del esquema básico de Pascal al esquema de una transmisión hidráulica moderna
28.5. Comparación entre las transmisiones hidráulicas y mecánicas
28.6. Comparación entre las transmisiones hidráulicas y eléctricas
28.7. Aplicaciones
28.8. Válvulas hidráulicos
28.9. Símbolos
28.10. Circuitos
28.11. Automatismo
28.12. Servomecanismos hidráulicos
29. REGULACION DE LAS TURBINAS HIDRAULICAS
29.1, Introducción
29.2. Regulación taquimétrica
29.3 Regulación directa
29.4. Regulación indirecta con amplificación sin retroalimentación
29.5. Regulación indirecta con amplificación y retroalimentación: servomecanismo de regulación
29.6. Regulación de una turbina de acción
29.7. Regulación de una turbina de reacción
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Atentamente,
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