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MECANICA DE

FLUIDOS APLICADA

2014 - II Profesora:

Mg. Ing. Beatriz Salvador Gutirrez

MSC. ING. BEATRIZ SALVADOR GUTIERREZ

Objetivo General:

Lograr identificar, interpretar , plantear las leyes fundamentales del

equilibrio y movimiento de los fluidos

Comprender las propiedades del fluido Interpretar las leyes que determinan su comportamiento Aplicacin de los conocimientos adquiridos en situaciones practicas

Objetivos Especficos:


Antecedentes:

Arqumedes (287-212 a.C.) Leyes de la Flotacin. Leonardo da Vinci (1452-1519) Ecuacin de Continuidad. Pascal (1623-1662) Ley de Pascal. Newton (1642-1726) Ley de viscosidad dinmica. Bernoulli (1700-1782) Teorema de Bernoulli. Euler (1707-1783) Ecuaciones diferenciales del movimiento del fluido ideal;

formulacin del teorema de Bernoulli; Teorema fundamental de las turbomquinas.

Venturi (1746-1822) Flujo en embocaduras y contracciones; Medidor de Venturi. Poiseuille (1799-1869) Resistencia en tubos capilares: Ecuacin de Poiseuille. Weisbach (1806-1871) Frmula de resistencia en tuberas. Froude (1810-1879) Ley de semejanza de Froude. Navier (1785-1836) y Stokes (1819-1903) Ecuaciones diferenciales de Navier- Stokes del

movimiento de los fluidos viscosos.

Reynolds (1842-1912) Nmero de Reynolds; Distincin entre flujo laminar y turbulento. Rayleigh (1842-1919) Propuso la tcnica del anlisis dimensional. Prandtl (1875-1953) Teora de la capa lmite. Fundador de la moderna mecnica de

fluidos.


Mecnica de fluidos

Ludwing Prandtl Marc el inicio de la Mecnica de Fluidos moderna en la forma en la que la conocemos e

impartimos actualmente


Cuales son los Estados de la

Materia?

FLUIDOS


Un fluido se define como una

sustancia que se deforma de

manera continua cuando acta

sobre ella un esfuerzo cortante

de cualquier magnitud.

Qu es un Fluido?

El agua, aceite y aire fluyen

cuando sobre ellos acta un

esfuerzo cortante.


La Mecnica de los Fluidos es la ciencia que estudia

el comportamiento de los fluidos en reposo o en

movimiento y la interaccin de estos con solidos con

otros fluidos en las fronteras

Que es la Mecnica de Fluidos?


El conocimiento de los fluidos es esencial, no solamente para tratar con exactitud los problemas de movimiento de fluidos a travs de tuberas, bombas y otros tipos de aparatos, sino tambin para el estudio del flujo de calor y de muchas operaciones de separacin que dependen de la difusin y la transferencia de materia.


Cul es la distincin entre solido y fluido?

Es el comportamiento que tiene ante fuerzas externas

Fp


PORQUE ES IMPORTANTE ESTUDIAR

LA MECANICA DE LOS FLUIDOS?

El mundo esta constituido en su mayora por fluidos.

El fluido es usado por el hombre para satisfacer muchas necesidades.

La vida del hombre esta regida por fluidos como el agua y el aire

Son esenciales en el anlisis y diseo de cualquier proyecto en el que uno o

ms fluidos forman parte de los

sistemas en juego. MSC. ING. BEATRIZ SALVADOR GUTIERREZ

Principios bsicos de la Mecnica de Fluidos se descuidan

Principios bsicos de la Mecnica de Fluidos se toman en cuenta


APLICACIONES DE LA MECANICA DE LOS FLUIDOS


APLICACIONES EN METEOROLOGIA


HIDRAULICA DE CANALES ABIERTOS

HIDRAULICA DE CANALES CERRADOS


Motores de combustin interna Inyeccin de combustible (nafta & diesel)

Mezclado del combustible con el aire

Control de escapes de combustin Turbinas de Gas: Diseo refrigeracin Inyeccin Recipiente y Flujos en reactores Nucleares

Eologeneradores Propulsin: aeronaves y cohetes


Control de polucin: dispersin de contaminantes

Sedimentacin y transporte de partculas

Extraccin de fluidos de sedimentos (descontaminacin de suelos)

Dinmica de olas Hidrologa de ros Oceanografa Erosin Estudios climticos Movimiento de aguas subterrneas Movimiento de glaciares Movimiento de lava Movimiento de las dunas efecto del viento

CONTAMINACION AMBIENTAL


Magnitudes

usadas en la

Mecnica de

Fluidos

Como se

clasifican

Como se

agrupan

Como se

expresan

Manifestaciones

moleculares

Densidad

Presin

Temperatura

abstractas Longitud, Tiempo Velocidad

Fundamentales

Derivadas

Longitud, tempo, masa, temperatura

Esta en funcin de las fundamentales

Velocidad, densidad, viscosidad, etc.

Dimensin

Unidades

Expresin cualitativa de una

magnitud medible

Valor numrico de una dimensin,

Depende del sistema de unidades


PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS

PROPIEDAD: Es toda caracterstica observable y/o cuantificable de las sustancias, que las describe y que permanece constante cuando la sustancia se halla

en un estado particular.

NOTA: las propiedades fsicas extensivas pueden convertirse en intensivas si se divide entre la masa, en este caso se le aumenta el termino especifico.

Por ejemplo: peso especifico, volumen especifico, energa especifica, etc.


SISTEMA DE UNIDADES

MEDICION : Comparar el objeto con una escala determinada

ESCALA : Define la unidad de medicin

1 pulgada

Dimensin de longitud

Ejemplo: Si decimos que la distancia entre dos ciudades es 180km entonces la unidad de medicin

es kilmetro, y 180 es el numero de veces que la unidad esta contenida en la distancia


Los sistemas de unidades que se utilizan mas frecuentemente en Mecnica de

Fluidos son los siguientes:

SISTEMA CGS Centmetro (cm)

Gramo masa (gr-m)

Segundo (s)

La unidad de fuerza es una unidad derivada (grmcm/s2) y se denomina dina.

Es la fuerza necesaria para imprimir a 1 grm una aceleracin de 1 cm/s2

g = 980 cm/s2

El peso de 1 grm se denomina gramo-peso (gr) y su valor podemos calcularlo

a partir de: P = mg

1 gr = 1 gr-m 980 cm/s2 = 980 gr-m cm/s2 = 980 dinas 1 gr = 980 dinas


SISTEMA INTERNACIONAL (SI) MKS

- metro (m)

- kilgramo-masa (kg-rm)

- segundo (s)

La unidad de fuerza es una unidad derivada y se denomina newton (N).

g = 9,8 m/s

El peso de 1 kgrm se denomina kilo-peso (kg) y su valor es:

1 kg = 1 kg-m 9,8 m/s2 = 9,8 kg-m m/s2 = 9,8 N

1 kg = 9,8 N


SISTEMA BRITNICO DE UNIDADES (absoluto ingles)

- pie

- libra-masa (lb)

- segundo (s)

En este sistema:

g = 32,15 pie/s2

La unidad de fuerza es una unidad derivada y se llama poundal (pound)

Equivalencias con el sistema mtrico:

1 pie = 0,30479 m

1 lbm = 0,4536 kgm

1 pound = 0,1375 N


SISTEMAS DE UNIDADES

LONGITUD MASA TIEMPO FUERZA TEMPERATURA

METRICO

ABSOLUTO (SI) m kg S N=kg. m/s2 K

METRICO

GRAVITACIONAL

(TECNICO)

m UTM=kg. S2 /m

(slug metrico) S kgf K

ABSOLUTIO

INGLES pie lbm S Lbf=lbm pie/s2 R

GRAVITACIONAL

INGLES pie Slug=lbf s2/pie S lbf R

1 slug=32.17 lbm = 14,593kg 1lbm=0,4564kgm

1lbf=4,448 N MSC. ING. BEATRIZ SALVADOR GUTIERREZ

Magnitudes de la

Mecnica de Fluidos

Segn su origen

Fundamentales Derivadas

Magnitud Dimensin Unidad S.I.

Masa M Kg

Longitud L M

Tiempo O S

Temperat

ura

T K

GENERALIDADES SOBRE TEORIA DE DIMENSIONES

MEDICION: Comparar el objeto con una escala determinada

ESCALA: Define la UNIDAD de medicin.


UNIDADES BASICAS


UNIDADES DERIVADAS


Ene

rga

C

int

ica

Mol

ecul

ar

Esp

acio

Inte

rmol

ecul

ar

Alta fuerza de

cohesion Moleculas muy ordenadasf

forma definida

Poca energa en sus

molculas

Mediana fuerza de

cohesion Moleculas un poco desordenadas,

toma la forma del recipiente que lo

contiene

Mediana energa en sus

molculas

Nula fuerza de

cohesin Moleculas

desordenadas Mucha energia en

sus moleculas


Empezamos con algunos ejercicios

El rendimiento n de una bomba se define como la relacin (adimensional ) entre la potencia

consumida por el flujo y la potencia requerida para accionar la bomba.

min

Q pn

potencia su istrada

Donde Q es el caudal y Ap es al sobrepresin producida por la bomba. Suponga que una cierta

bomba desarrolla una sobrepresin de 35 lbf/in2 para un caudal de 40 L/s. Si la potencia

consumida es de 16hp. Cul es el rendimiento?

SOLUCION

30.353140 1.41

L pie pieQ x

s L s

2

2 2 2

lg35 5040

lg (0.08333 )

lbf pu lbfp x

pu pie

55016 8800

lbf pie lbf piePotencia hp x

hp s s

3

21.41 5040

81 81%

8800

pie lbfx

s pien o

lbf pie

s

Nota: Realizar la misma operacin para el sistema

internacional

Gracias

Por

Su

Atencin

Msc. Ing. Beatriz Salvador Gutirrez


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