INGENIERIA MECANICA DE FLUIDOS I CAPITULO 1 INTRODUCCION

INGENIERIA MECANICA DE FLUIDOS I CAPITULO 1 INTRODUCCION A LA MECANICA DE FLUIDOS ING. JORGE NAYHUA GAMARRA

INTRODUCCION A LA MECANICA DE FLUIDOS INGENIERIA MECANICA Formulas Básicas

INTRODUCCION A LA MECANICA DE FLUIDOS INGENIERIA MECANICA

INTRODUCCION A LA MECANICA DE FLUIDOS INGENIERIA MECANICA

INTRODUCCION A LA MECANICA DE FLUIDOS INGENIERIA MECANICA

INTRODUCCION A LA MECANICA DE FLUIDOS INGENIERIA MECANICA Introducción La mecánica es la ciencia física más antigua que trata tanto de los cuerpos en reposo así como de aquellos en movimiento bajo la influencia de fuerzas. La rama de la mecánica que trata los cuerpos en reposo se llama estática, y la que trata de los cuerpos en movimiento se llama dinámica.

INTRODUCCION A LA MECANICA DE FLUIDOS La subcategoría mecánica de fluidos se define como la ciencia que estudia el comportamiento de los fluidos en reposo (estática de fluidos) o en movimiento (dinámica de fluidos), y la interacción de éstos con sólidos o con otros fluidos en las fronteras. La mecánica de fluidos también se menciona como dinámica de fluidos al considerar a los fluidos en reposo como un caso especial con velocidad cero INGENIERIA MECANICA

INTRODUCCION A LA MECANICA DE FLUIDOS INGENIERIA MECANICA ¿Qué es un fluido? Una sustancia en la fase líquida o en la gaseosa se conoce como fluido. La diferencia entre un sólido y un fluido se hace con base en la capacidad de la sustancia para oponer resistencia a un esfuerzo cortante (o tangencial) aplicado que tiende a cambiar su forma. Un sólido puede oponer resistencia a un esfuerzo cortante aplicado por medio de la deformación, en tanto que un fluido se deforma de manera continua bajo la influencia del esfuerzo cortante, sin importar lo pequeño que sea. En los sólidos, el esfuerzo es proporcional a la deformación, pero en los fluidos el esfuerzo es proporcional a la razón de deformación. F= t. A, t es el esfuerzo cortante A es el área

PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS INGENIERIA MECANICA

PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS INGENIERIA MECANICA Densidad relativa relación entre el peso de una sustancia y el peso de un volumen equivalente de agua en condiciones estándar. Peso específico El peso específico denotado por γ se define como el peso por unidad de volumen del fluido, es decir: la unidad SI será N/m 3.

PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS INGENIERIA MECANICA Volumen específico Se denomina volumen específico al volumen ocupado por la unidad de masa. Para un fluido homogéneo se define como v = V/m = 1/ρ Ejemplo 1. Suponga que usted es capaz de llevar un peso de 400 N. ¿Cuál sería el tamaño del cubo hecho de oro que podría usted llevar? La densidad del oro es 19300 kg/m 3.

PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS INGENIERIA MECANICA VISCOSIDAD Es la propiedad mas importante en el flujo de fluidos. La viscosidad es la propiedad mediante la cual ofrece resistencia al corte. Según la ley de viscosidad de Newton, para una deformación angular dada, el esfuerzo cortante es directamente proporcional a la viscosidad. Ej. La miel y la brea son altamente viscosos; el agua y el aire tienen viscosidades muy pequeñas. La viscosidad de un gas aumenta con la temperatura. La viscosidad de un líquido disminuye con la temperatura.

PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS INGENIERIA MECANICA PRESIÓN Es la fuerza normal que empuja contra un área plana dividida por el área. Dentro de un recipiente, el fluido ejerce una presión contra las paredes, y el recipiente ejerce una reacción que será compresiva para el fluido.

UNIDADES DEL SISTEMA INTERNACIONAL El Sistema Internacional de Unidades (SI) es el sistema coherente de unidades adoptado y recomendado por la Conferencia General de Pesas y Medidas [5, 6, 7, 8, 9]. Hasta antes de octubre de 1995, el Sistema Internacional de Unidades estaba integrado por tres clases de unidades: Unidades SI de base, Unidades SI suplementarias y Unidades SI derivadas. La XX Conferencia General de Pesas y Medidas, reunida en esa fecha, decidió que las unidades suplementarias (radián y esterradián) formaran parte de las unidades derivadas adimensionales. Con esta decisión las clases de unidades que forman el SI se redujo a unidades SI de base o fundamentales y unidades SI derivadas. INGENIERIA MECANICA

UNIDADES DEL SISTEMA INTERNACIONAL UNIDADES SI DE BASE Son 7 unidades sobre las que se fundamenta el sistema y de cuya combinación se obtienen todas las unidades derivadas. La magnitud correspondiente, el nombre de la unidad y su símbolo se indican en la Tabla 1. INGENIERIA MECANICA

UNIDADES DEL SISTEMA INTERNACIONAL EJEMPLOS DE UNIDADES SI DERIVADAS EXPRESADAS EN TÉRMINOS DE LAS UNIDADES BASE Estas unidades se forman por combinaciones simples de las unidades del SI de base de acuerdo con las leyes de la física. INGENIERIA MECANICA

UNIDADES DEL SISTEMA INTERNACIONAL Para facilitar la expresión de unidades derivadas formadas de combinaciones de unidades de base, se le ha dado a un cierto número de ellas un nombre y un símbolo especial. Estas se indican en la Tabla 3, y ellas mismas pueden ser utilizadas para expresar otras unidades como se muestra en la tabla 4. INGENIERIA MECANICA

UNIDADES DEL SISTEMA INTERNACIONAL Ejemplos de unidades SI derivadas cuyos nombres y símbolos incluyen unidades SI derivadas con nombres y símbolos especiales. INGENIERIA MECANICA

UNIDADES DEL SISTEMA INTERNACIONAL INGENIERIA MECANICA

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UNIDADES DEL SISTEMA INTERNACIONAL Prefijos del SI INGENIERIA MECANICA

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CLASIFICACION DE LOS FLUIDOS INGENIERIA MECANICA Los flujos pueden clasificarse de diversas formas, una de ellas es: A. B. C. D. E. F. G. Newtoneanos y No newtoneanos Compresibles y no compresibles Viscoso y no viscoso Laminar y turbulento Permanente y no permanente Irrotacional y rotacional Unidimensional

CLASIFICACION DE LOS FLUIDOS INGENIERIA MECANICA A. Newtonianos y No newtonianos a. Newtonianos En el caso en que la relación entre el esfuerzo de corte y la rapidez de deformación es lineal, se dice que el fluido es newtoniano, en cualquier otro caso se dice que el fluido es no newtoniano. En el caso en que la relación entre el esfuerzo de corte y la rapidez de deformación es lineal, se dice que el fluido es newtoniano,

CLASIFICACION DE LOS FLUIDOS INGENIERIA MECANICA b. No Newtonianos Los fluidos no newtonianos, se puede agrupar en dos grandes categorías: 1 - Aquellos para los que la viscosidad cambia con la velocidad de deformación. 1. 1 Dilatantes: son aquellos fluidos que aumentan su viscosidad al aumentar la velocidad de deformación aplicada. Como ejemplo podríamos citar el almidón de maíz o las arenas movedizas 1. 2 Pseudoplásticos: son aquellos fluidos que disminuyen su viscosidad al aumentar la velocidad de deformación aplicada. Como ejemplo podríamos citar zumos de frutas y diversas emulsiones. 1. 3 Viscoplásticos o de comportamiento plástico: Son materiales que se comportan como un sólido elástico hasta el esfuerzo alcanza un valor umbral, una vez alcanzado este valor pasan a comportarse como fluidos donde el esfuerzo puede tener una dependencia lineal con la velocidad de deformación o no. Ejemplo de este comportamiento son la pasta de dientes, la mermelada o la clara de huevo.

CLASIFICACION DE LOS FLUIDOS INGENIERIA MECANICA b. No Newtonianos 2 - Aquellos para los cuales la viscosidad cambia con el tiempo durante el esfuerzo. 2. 1 Tixotrópicos: Aquellos para los cuales la viscosidad disminuye con el tiempo. Este es el caso de pinturas o gelatinas. Experimentalmente es complicado ver la diferencia entre un fluido pseudoplástico y uno tixotópico, máxime cuando la mayoría de los fluidos tixotrópicos son pseudoplásticos. 2. 2 Reopécticos: Aquellos para los cuales la viscosidad aumenta con el tiempo. Sería el caso del poliéster.

CLASIFICACION DE LOS FLUIDOS Representación de curvas de flujo para diferentes fluidos. 1) Fluido newtoniano, 2) Fluido no newtoniano adelgazante, 3) Fluido no newtoniano dilatante, 4) Fluido de Bingham. INGENIERIA MECANICA

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CLASIFICACION DE LOS FLUIDOS INGENIERIA MECANICA Los flujos pueden clasificarse de diversas formas, una de ellas es: A. B. C. D. E. F. G. Newtoneanos y No newtoneanos Compresibles y no compresibles (grupo 1) Viscoso y no viscoso(grupo 2) Laminar y turbulento (grupo 3) Permanente y no permanente (grupo 4) Irrotacional y rotacional (grupo 5) Unidimensional (grupo 6)

Viscosidad INGENIERIA MECANICA Entonces la viscosidad se puede definir como la resistencia de los fluidos a fluir. A mayor viscosidad, menor flujo. En términos microscópicos se relaciona con las fuerzas intermoleculares, y con el tamaño y forma de las moléculas que constituyen el líquido. La viscosidad de la mayoría de los líquidos disminuye al aumentar la temperatura Cuando dos cuerpos sólidos en contacto se mueven uno con respecto al otro, se crea una fuerza de fricción en la superficie de contacto en la dirección opuesta al movimiento. Por ejemplo, para mover una mesa sobre el piso, se le debe aplicar una fuerza en dirección horizontal, suficientemente grande como para vencer la fricción. La magnitud de la fuerza necesaria para mover la mesa depende del coeficiente de fricción entre la mesa y el piso.

Viscosidad Para obtener una relación para la viscosidad, considérese una capa de fluido entre dos placas paralelas muy grandes (o, lo que es equivalente, dos placas paralelas sumergidas en una gran masa de fluido) separadas por una distancia (Fig. ). Ahora se aplica una fuerza paralela constante F a la placa superior, en tanto que la placa inferior se mantiene fija. Después de los efectos transitorios iniciales, se observa que la placa superior se mueve de manera continua, bajo la influencia de esta fuerza, a una velocidad constante V. El fluido, en contacto con la placa superior, se pega a la superficie de ésta y se mueve con ella a la misma velocidad, y el esfuerzo cortante t que actúa sobre esta capa de fluido es: INGENIERIA MECANICA

Viscosidad INGENIERIA MECANICA

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Viscosidad Se va a medir la viscosidad de un fluido con un viscosímetro construido con dos cilindros concéntricos de 40 cm de largo (Fig. 2 -18). El diámetro exterior del cilindro interior es de 12 cm y la brecha entre los dos cilindros es de 0. 15 cm. El cilindro interior se hace girar a 300 rpm y se mide el par de torsión que resulta ser de 1. 8 N m. Enseguida determine la viscosidad del fluido. INGENIERIA MECANICA

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Bibliografia INGENIERIA MECANICA Bibliografía • Frank M. White; Mecánica de Fluidos; Mc. Graw-Hill; 2004; V Ed. • Irving Herman Shames Mechanics of fluids; Mc. Graw-Hill , 2003, 4 th Ed. • Robert L. Mott, Mecánica de Fluidos Aplicada, Prentice-Hall; 2006; IV Ed. • Robert W. Fox Introductión to Fluid Mechanics, John Wiley & Sons, Inc. IV Ed. • Claudio Mataix; Mecánica de Fluidos y Máquinas Hidráulicas; Alfaomega; II Ed. • Yunus Cengel; Mecánica de Fluidos; Mc. Graw-Hill; 2006.

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