HIDRAULICA APLICADAIngeniera civil en obras civilesUnidad N1: Hidrulica Bsica

Objetivos:

Identificar el comportamiento del agua como fluido

Reconocer factores hidrolgicos que afectan el diseo de una obra hidrulica.

El Agua:

Es un lquido incoloro, inspido e inodoro y uno de los principales disolventes.

En la naturaleza se encuentra en los 3 estados de la materia (como agua, hielo y vapor de agua)

La molcula de agua puede considerase como la unin entre dos tomos de hidrogeno y uno de oxigeno.

Propiedades fsicas del Agua:

Variacin de la densidad

La densidad del agua a 3.98 C, es de 1 gr/cm3 La densidad de agua varia con la temperatura, a mayor temperatura el agua es menos densa.

Y menor temperatura, el agua tambin es menos densa.

El hecho de que al agua lquida presente una densidad mxima a los 3.98C y que el hielo sea menos denso, es de gran importancia, ya que este efecto hace que los ros, ocanos y lagos se congelen desde la superficie hasta el fondo, lo que tiene 2 efectos:

Genera un aislante trmico durante los inviernosConserva la vida existente en el fondo de los cursos de agua.

Calor EspecificoEl calor especifico coma la cantidad de calor que se requiere para aumentar 1C la temperatura de 1 gramo de sustancia.

El agua es la sustancia conocida con mayor calor especfico.

Para el agua: 1 cal/g C a 15 C

Calor de VaporizacinEs la cantidad de energa requerida para vencer las fuerzas atractivas entre molculas vecinas de un lquido, pasando al estado gaseoso.

Para el agua a 100C, el calor de vaporizacin es de 2,25 kJ/g

Calor de FusinEs el calor absorbido por una determinada cantidad de sustancia al pasar de la fase slida a lquida a presin y temperatura constante.

Para el agua, tiene un calor de fusin de 1.43 kcal/mol.

Tensin Superficial

La tensin superficial se define como el conjunto de fuerzas unilaterales dirigidas hacia el interior de un lquido, que hacen que disminuya su superficie.

La tensin superficial es la causa de la resistencia que ofrece el agua la rotura de su superficie.

La tensin superficial es la capacidad que presenta el agua para mantener pequeos objetos en su superficie.

Viscosidad

Es la propiedad por la cual un lquido resiste el movimiento de sus partes. Un lquido es tanto ms viscoso cuanto ms lentamente fluye.

CapilaridadLa capilaridad es una propiedad fsica del agua por la que ella puede avanzar a travs de un canal o ducto minsculo (desde unos milmetros hasta micras de tamao) siempre y cuando el agua se encuentre en contacto con ambas paredes de este canal y estas paredes se encuentren suficientemente juntas.

PROPIEDADES FISICAS DE LAS AGUAS NATURALES Y RESIDUALES

Las impurezas presentes en el agua residual o natural, ya sean solidas , lquidas o gaseosas, se pueden clasificar de tres formas diferentes en funcin del tamao de las partculas: suspensin, coloide y disolucin

Suspensin: son mezclas formadas por slido en polvo (o pequeas partculas), no solubles, que se dispersan en un medio liquido.

Las partculas en suspensin son visibles a simple vista o a travs de un microscopio ptico ordinario, y tienen el tamao lo suficientemente grande como para ser eliminadas por sedimentacin y filtracin.

Turbiedad: es la disminucin de la transparencia a la luz de un liquido, originada por la presencia de partculas slidas o coloides en suspensin.

Coloide: Es un sistema fisicoqumico formado por 2 fases, una liquida y la otra en forma de partculas dispersas.

Las partculas coloidales contribuyen poco a la turbidez pero son responsables del color del agua.

Las partculas coloidales, por su tamao no pueden ser eliminadas por sedimentacin ni por filtracin. Por lo cual, es necesario agregar un Floculante, lo que hace que las partculas se acerquen entre si, formando elementos mas pesados y grandes, facilitando su eliminacin del agua.

Disolucin: es la mezcla homognea entre dos o mas sustancias.

PH

El PH es la medicin de la concentracin de iones de hidrgeno, H+.

Se cuentan 3 definiciones de disolucin: neutra, cida y bsica, siendo.

Neutra:PH=7cida:PH7

LA IMPORTANCIA DEL AGUA EN LA TIERRA

El agua tiene una importancia fundamental en la tierra ya que es el componente principal para la vida, como la conocemos.

El agua ocupa el 65% de la superficie de la tierra (mares y ocanos), de la cual el 97% es agua salada y el 3% es agua dulce

La distribucin del agua en la tierra se puede encontrar en cubiertas fluidas:

La Hidrosfera y la atmosfera

HIDROSFERA

Engloba el agua que forma parte de los mares, ocanos y aguas superficiales.

partes de la superficie de la tierra son ocenicas y sus aguas son saladas, lo que equivale al 97% del agua existente en la tierra.

El 3% del agua, corresponde a aguas superficiales distribuidas en:

Casquetes polares Aguas superficiales (ros y lagos)Aguas superficiales (formado por acuferos, napas subterrneas)

ATMOSFERA

Es la capa gaseosa que rodea la tierra.

En ella el agua se encuentra en forma de vapor de agua o nubes.

Toda el agua del planeta forma parte de un ciclo.

Se denomina CICLO DEL AGUA, al proceso por el cual el agua sufre una serie de transformaciones , las cuales son:

Evaporacin del agua de ocanos, ros, mares, etc.Condensacin en las regiones altas de la atmosfera formando nubes.Saturacin de las mismas y posterior condensacin seguida por la precipitacin.El agua de lluvia se infiltra o escurre, para ser recogido por los ros y ocanos.

EL AGUA Y LOS SERES HUMANOS

El Agua es un elemento fundamental en prcticamente todas las actividades humanas.

El consumo del agua se distribuye de la siguiente manera:

AGUAS PARA CONSUMO DOMESTICO

El agua para consumo domestico, se utiliza pasa satisfacer:Necesidades personales: alimentacin, higiene, mantenimiento y limpieza del hogar, etc.Servicios comunitarios: limpieza de calles, fuentes pblicas, riego de jardines, consumo de hospitales, escuelas, etc.Establecimientos comerciales.

AGUAS PARA CONSUMO AGRICOLA

El agua es un recurso fundamental para la agricultura. Segn la cantidad de agua disponible se pueden llevar los siguientes tipos de cultivo:

- Cultivos de Secano: No requieren una aportacin artificial de agua, exceptuando las precipitaciones. Los ms representativos son el Olivo, la via o el trigo.

Cultivos de Regado: requieren una aportacin artificial de agua mediante diferentes sistemas de riego, como: canales, acequias, riego por aspersin o el riego por goteo.Ejemplos son: Frutales, hortalizas y el arroz.

-Cultivos bajo techo (invernaderos): Permiten obtener cosechas fuera de temporada y sin un consumo excesivo de agua.

AGUAS PARA CONSUMO INDUSTRIALLas aguas industriales consumen, de media a una cuarta parte del agua total que se utiliza.

Hay que diferenciar entre el agua que se utiliza de forma directa, como parte imprescindible de los procesos de fabricacin, y el agua que se utiliza de forma indirecta como refrigerante.

Las aguas residuales industriales se caracterizan porque tienen una composicin muy diversa, que depende del tipo de industria que las genera.

Estas aguas residuales, si no son tratadas antes de ser vertidas, provocan un grave impacto al medio ambiente. Para evitarlo es muchas industrias instalan sus propias plantas de tratamiento, previo a la descarga al sistema de alcantarillado.

EL AGUA Y LA ACTIVIDAD HUMANA

Cuando se contamina el agua con un numero de sustancias o stas son muy txicas, se sobrepasa la capacidad de autodepuracin de los ros. De este modo, no se pueden recuperar de forma natural las caractersticas iniciales del agua antes de su utilizacin.

Cuando se produce este efecto, se dice que el agua esta contaminada, cuyas causas pueden ser:

Vertido excesivo de sustancias que se pueden descomponer. Cuando se acumula en exceso la materia orgnica hay un crecimiento masivo de algas y una disminucin de la concentracin de oxigeno.A este proceso se le llama Eutrofizacin.

-El vertido de sustancias que no se descomponen de forma natural.-Vertido de sustancias txicas.

Existen otras causas que contribuyen a la contaminacin, como:

El vertido de aguas residuales que provocan un aumento de la temperatura, generando una contaminacin trmica.Un consumo excesivo de agua, que puede provocar que a concentracin de un determinado contaminante aumente al disminuir la capacidad de disolucin del agua.

Las aguas residuales domesticas, poseen mucha materia orgnica que favorece el desarrollo de una gran cantidad de microorganismos.

Los que pueden generar enfermedades como diarrea leves, clera o hepatitis.

Las aguas residuales domesticas, poseen mucha materia orgnica que favorece el desarrollo de una gran cantidad de microorganismos.

Los que pueden generar enfermedades como diarrea leves, clera o hepatitis.

En el sector de la agricultura, la excesiva utilizacin de fertilizantes qumicos es la principal causa de contaminacin del agua.

El agua de riego y lluvia arranca los fertilizantes hasta los ros y tambin se infiltra a travs del suelo hasta los acuferos, donde se acumula y sobrepasa la capacidad de autodepuracin del agua.

Y algunos contaminantes, pueden entrar a la cadena alimenticia.

En el sector Industrial, el problema mas grave son los vertidos residuales (RIL), que poseen sustancias txicas y otros contaminantes que no se descomponen.

FIN