ENERGIA HIDRAULICA

1. ENERGIA HIDRAULICA CARLOS DAVID REYES GUERRERO 11-2

2. QUE ES ENERGIA HIDRAULICA • Se denomina energía hidráulica o energía hídrica a aquella que se obtiene del aprovechamiento de las energías cinética y potencial de la corriente del agua, saltos de agua o mareas. Es un tipo de energía verde cuando su impacto ambiental es mínimo y usa la fuerza hídrica sin represarla, en caso contrario es considerada sólo una forma de energía renovable. • Existen desde hace siglos pequeñas explotaciones en las que la corriente de un río mueve un rotor de palas y genera un movimiento aplicado, por ejemplo, en molinos rurales. Sin embargo, la utilización más significativa la constituyen las centrales hidroeléctricas de represas, aunque estas últimas no son consideradas formas de energía verde por el alto impacto ambiental que producen.

3. Energía que se obtiene de la caída del agua desde cierta altura a un nivel inferior lo que provoca el movimiento de ruedas hidráulicas o turbinas. La hidroelectricidad es un recurso natural disponible en las zonas que presentan suficiente cantidad de agua. Su desarrollo requiere construir pantanos, presas, canales de derivación, y la instalación de grandes turbinas y equipamiento para generar electricidad. Todo ello implica la inversión de grandes sumas de dinero, por lo que no resulta competitiva en regiones donde el carbón o el petróleo son baratos, aunque el coste de mantenimiento de una central térmica, debido al combustible, sea más caro que el de una central hidroeléctrica. Sin embargo, el peso de las consideraciones medioambientales centra la atención en estas fuentes de energía renovables.

4. ENERGIA CINETICA • E cinetica: la energía cinética de un cuerpo es energía que surge en el fenómeno del movimiento. Está definida como el trabajo necesario para acelerar un cuerpo de una masa dada desde el reposo hasta la velocidad que posee. Ec o Ek (a veces también T o K). • la energía cinética de un objeto puntual (un cuerpo tan pequeño que su dimensión puede ser ignorada), o en un sólido rígido que no rote, está dada en la ecuación   donde m es la masa y v es la rapidez (o velocidad) del cuerpo.

5. ENERGIA POTENCIAL • Energía potencial:  la energía potencial es energía que mide la capacidad que tiene dicho sistema para realizar un trabajo en función exclusivamente de su posición o configuración. Puede pensarse como la energía almacenada en el sistema, o como una medida del trabajo que un sistema puede entregar. Suele abreviarse con la letra    o  . • Gravitacional: Para estos casos en los que la variacion de la gravedad es insignificante, se aplica la fórmula:

6. EN NUESTRO PAÍS LA REPRESA DEL LAGO CALIMA

7. VENTAJA Y DESVENTAJAS

8. AHORA SI EN FISICA • Principio de Arquímedes: Todo cuerpo sumergido en un fluido parcial o completamente recibe el nombre de empuje ascendente originado por una fuerza igual al peso del fluido que desplaza. Se determinó matemáticamente como: • E = Pe* V donde E es empuje.

9. Prensa hidráulica: • Antes de empezar : PASCAL • Una de las aplicaciones prácticas de Pascal se encuentra en la prensa hidráulica, mejor conocido como gato hidráulico el cual consiste en dos émbolos comunicados por un líquido que puede ser agua o aceite donde la presión ejercida en cada uno de los émbolos estará en función del área y la fuerza que se puede ejercer sobre cada émbolo pero logrando el equilibrio entre ambos, es decir:

10. PASCAL •  "La presión aplicada sobre un fluido contenido en un recipiente se transmite por igual en todas direcciones y a todas las paredes del recipiente contenedor". • Donde: P:presión total a la profundidad Po: presión sobre la superficie libre del fluido : densidad del fluido g: aceleración de la gravedad h: Altura, medida en Metros.

11. GASTO • El gasto es el volumen de un líquido que atraviesa una sección de un conductor en un segundo. Al gasto, también se le denomina flujo y su símbolo es: Q =Av donde A= área del conductor y v = velocidad con que fluye. También al gasto se le denomina en algunas ocasiones rapidez o velocidad de flujo. • Ejemplo: Una llave tiene una sección de 4cm2 y proporciona un volumen de 30L en un minuto. Calcular a que equivale el gasto y la velocidad del líquido. Q = v/t = 30000 cm3/60 seg = 500 cm3/seg V = Q/A = 500 cm3/seg/4cm2 = 125 cm/seg

12. FLUJO • El flujo se define como la cantidad de masa del líquido que fluye a través de una tubería en un segundo por lo tanto el flujo es: F = m/t 1.- F = kg/seg m = masa en kg T = tiempo en seg 2.- m = ρv 2 en 1 F = ρv/t F = ρQ • Algunos ejemplos de ejercicios: 1.- Un acueducto de 14 cm de diámetro interno surte agua a mi casa a través de tubos intermedios a tubo de la llave de mi lavabo de 1 cm de diámetro interno. Si la velocidad promedio en el tubo de la llave es de 3 cm/seg. Cuál será la velocidad promedio en el acueducto que causa esta velocidad. Q1 =Q2 A1V1= A2V2 Ecuación de continuidad 153.93 V1 = .7853V2 V1 = .01530 cm/seg • 2.- Por una tubería de 3.81 cm de diámetro circula agua a una velocidad de 3 m /seg. En una parte de la tubería hay un estrechamiento y el diámetro es de 1 pulgada. Que velocidad lleva en ese punto? A= 5.98 Q1=Q2 V = .003cm/seg 5.98*.003 = 3.98 V2 A2= 3.98 4.5 *10-3=V2

13. HIDRODINÁMICA • Es la parte de la hidráulica que estudia el comportamiento de Los líquidos en movimiento y para ello considera: la velocidad, la presión, el flujo y el gasto del líquido. En la hidrodinámica el teorema de Bernoulli que da origen o trata de la ley de la conservación de la energía que es importante ya que se refiere a la suma de energías cinética, potencial y de presión de los líquidos en movimiento con respecto de un punto determinado de tal manera que lo mismo sucederá en otro punto cualesquiera de un mismo líquido. • Las aplicaciones son: construcción de canales, puertos, cascos de barcos, hélices, ductos en general, etc. • Para facilitar el estudio de los líquidos se hacen siempre las siguientes consideraciones. • 1).- los líquidos son completamente incompresibles. • 2).- se considera despreciable la viscosidad, es decir, que no hay fuerza de rozamiento entre las diferentes capas del líquido y que no hay pérdidas de energía mecánica producida por la viscosidad. • 3).- no hay resistencia cuando el líquido fluye a través de un conductor.

14. EL PRINCIPIO DE BERNOULLI • El principio de Bernoulli, también denominado ecuación de Bernoulli o Trinomio de Bernoulli, describe el comportamiento de un fluido moviéndose a lo largo de una línea de corriente. expresa que en un fluido ideal (sin viscosidad ni rozamiento) en régimen de circulación por un conducto cerrado, la energía que posee el fluido permanece constante a lo largo de su recorrido. La energía de un fluido en cualquier momento consta de tres componentes: • Cinética: es la energía debida a la velocidad que posea el fluido. • Potencial gravitacional: es la energía debido a la altitud que un fluido posea. • Energía de flujo: es la energía que un fluido contiene debido a la presión que posee. donde: • V = velocidad del fluido en la sección considerada. • g = aceleración gravitatoria • z = altura en la dirección de la gravedad desde una cota de referencia. • P = presión a lo largo de la línea de corriente. • ρ = densidad del fluido. Para aplicar la ecuación se deben realizar los siguientes supuestos: • Viscosidad (fricción interna) = 0 Es decir, se considera que la línea de corriente sobre la cual se aplica se encuentra en una zona 'no viscosa' del fluido. • Caudal constante • Flujo incompresible, donde ρ es constante. • La ecuación se aplica a lo largo de una línea de corriente o en un flujo irrotacional

15. EL PRINCIPIO DE BERNOULLI • El principio de Bernoulli es una consecuencia de la conservación de la energía en los líquidos en movimiento. Establece que en un líquido incompresible y no viscoso, la suma de la presión hidrostática, la energía cinética por unidad de volumen y la energía potencial gravitatoria por unidad de volumen, es constante a lo largo de todo el circuito. Es decir, que dicha magnitud toma el mismo valor en cualquier par de puntos del circuito. • donde P es la presión hidrostática, ρ la densidad, g la aceleración de la gravedad, h la altura del punto y v la velocidad del fluido en ese punto. Los subíndices 1 y 2 se refieren a los dos puntos del circuito.

16. Ley de Torricelli: si en un recipiente que no está tapado se encuentra un fluido y se le abre al recipiente un orificio la velocidad con que caerá ese fluido será: • La otra ecuación matemática que describe a los fluidos en movimiento es el número de Reynolds: N = dVD / n donde d es la densidad v la velocidad D es el diámetro del cilindro y n es la viscosidad dinámica.