Hidráulica general, Volumen 1: Fundamentos – Gilberto Sotelo Ávila

Este es el volumen I de una obra que consta de dos tomos, destinados como libros de texto para los cursos de hidráulica a nivel profesional. Abarca desde los fundamentos y métodos de análisis de la mecánica de fluidas que tienen aplicación directa a los problemas del ingeniero civil, hasta la información de tipo práctica necesaria para el ejercicio, de su profesión.

La obra incluye gran cantidad de ejemplos y ejercicios a fin de que el estudiante reafirme los conocimientos adquiridos y presenta soluciones numéricas apropiadas para programación en computadoras.

Los libros de mecánica de fluidos, usados actualmente como textos en los cursos del mismo nombre y en los cursos introductorios de hidráu­lica, forman una larga lista. Sin embargo, la mayoría no son obras ori­ginales escritas en español, difícilmente se adaptan a los programas de estudio vigentes en las facultades y escuelas de ingenieros de nuestros países, y además, casi invariablemente, ofrecen un tratamiento muy am­plio, con la idea de que el material presentado pueda adaptarse a los cursos de cualquier rama de ingeniería a nivel profesional y, a veces, de pósgrado. El objeto de esta obra es proporcionar al estudiante de habla castellana el grado de especialización qué se requiere hoy día y, por ello, he tratado de incorporar en un texto de hidráulica de nivel profesional los fundamentos de la mecánica de fluidos que tienen aplicación directa a los problemas que atañen al ingeniero civil.

Los métodos de análisis de la mecánica de fluidos se basan; en los postulados fundamentales de la física, en las técnicas del análisis mate­mático y en resultados experimentales. Esto permite establecer ecuacio­nes dé naturaleza general, en contraste con la hidráulica empírica, cuyas fórmulas corresponden a un área limitada de experimentación y, por tanto, requieren extrapolaciones que deben tomarse con cierta reserva. Durante muchos años los métodos de análisis se basaron en el estudio del equilibrio dinámico de volúmenes de control infinitesimales y en el movimiento individual de las partículas. Las ecuaciones obtenidas de esta forma de análisis son de tipo diferencial y permiten obtener solu­ciones para casos particulares, sin importar la complejidad ni la diver­sidad de condiciones de frontera que se encuentren en la práctica.

En la última década ha sido importante el nuevo enfoque de la me­cánica de fluidos basado en el análisis de volúmenes finitos de control. Esto ha fundamentado y sistematizado los métodos dé análisis ya tra­dicionales en Iq hidráulica, la cual se ha ocupado principalmente del flujo unidimensional.

En este libro no se presentan desarrollos y ecuaciones diferenciales que se consideran tradicionales en esta especialidad (por ejemplo, la ecuación de Navier-Stokes), sino aquellos conceptos, métodos y ecuacio­nes que me parecen importantes para el ingeniero civil. Con este fin, he hecho énfasis en diferenciar las bases y las limitaciones que tienen las ecuaciones derivadas.

El texto fue preparado para impartir el primer curso semestral de hidráulica para estudiantes de ingeniería civil. Los temas y el orden de los mismos se adaptan al programa actualmente vigente en la Facul­tad de Ingeniería de la Universidad Nacional Autónoma de México.

El principio de continuidad, las ecuaciones del movimiento, la ecua­ción de la energía para el flujo permanente y la ley de la cantidad de movimiento se desarrollan ampliamente en la solución de problemas del flujo de líquidos. De esta manera, se trata de que el estudiante com­prenda claramente las propiedades de los líquidos, las leyes que rigen su movimiento y adquiera la habilidad necesaria para resolver proble­mas prácticos.

Los cinco primeros capítulos se dedican a la presentación de los principios fundamentales que abarcan la estática, cinemática y dinámica de líquidos. Se obtienen las ecuaciones fundamentales del tipo más ge­neral para flujo no permanente y se particularizan para el permanente. En el capítulo 5 se presentan las leyes de similitud más importantes en la experimentacióni Con el fin de hacer una rápida aplicación de la teoría y como antecedentes del flujo en tubos y canales, los capítulos 6 y 7 tratan principalmente de orificios, compuertas y vertedores de pared del­gada. Después, en el capítulo 8, se presenta la resistencia al flujo en conductos a presión como introducción al análisis de sistemas de tubos, tratado en el capítulo 9. El capítulo 10 expone la teoría del flujo con potencial como un modelo matemático para la solución de numerosos problemas de ingeniería civil. Finalmente, en el capítulo 11 se propor­ciona una introducción a los aspectos importantes del empuje de un flujo sobre un cuerpo, de interés no sólo en la hidráulica, sino también como base para entender el empuje de viento sobre estructuras.

En hidráulica, la presentación tradicional de las leyes de similitud suele hacerse con base en el análisis dimensional. Sin embargo, consi­dero que de esta manera el estudiante se preocupa más por entender el procedimiento matemático que la esencia de la teoría de la semejanza. Por esta razón he incluido la metodología del análisis dimensional en un apéndice al final del libro, tratándolo como una herramienta matemática básica para el investigador que desea sistematizar un nuevo experimento.

Contenido:

Prólogo
Capítulo 1. Propiedades de los fluidos
Capítulo 2. Hidrostática
Capítulo 3. Cinemática de los líquidos
Capítulo 4. Ecuaciones fundamentales de la hidráulica
Capítulo 5. Similitud dinámica
Capítulo 6. Orificios y compuertas
Capítulo 7. Vertedores
Capítulo 8. Resistencia al flujo en conductos a presión
Capítulo 9. Análisis de sistemas de tubos
Capítulo 10. Flujos con potencial
Capítulo 11. Empuje dinámico de un flujo sobre un cuerpo
Apéndice A. Análisis dimensional
Apéndice B. Teoría de los flujos viscosos
Referencias
Índice alfabético

Formato:  pdf Comprimido:  rar Peso:  101.34 MB Lenguaje:  Español

2 Comentarios

pedro salas dijo:02 Sep. 2018

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    LibrosVirtual dijo:08 Sep. 2018

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