ppt propiedades y estática de fluidos

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Unidad Nº1: Propiedades de los Fluidos

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Mecánica de FluidosFluido: Es una sustancia de fase liquida o gaseosa, que tiene laparticularidad de fluir, no tiene forma definida, sino mas bien adapta laforma del recipiente que lo contiene.

• Líquido La diferencia esta en la fase y en las condiciones• Gas estándar a la que se encuentre

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Aplicación de la Mecánica de Fluidos

• Maquinas de fluido, turbomáquinas (bombas, turbinas).• Redes de distribución de fluido (agua, gas, petróleo).• Transporte en general, navegación principalmente.• Regulación de máquinas.• Sistemas de ventilación y climatización en general.• Aerodinámica (diseño de carrocerías, etc).• Transmisiones y controles hidráulicos y neumáticos.• Lubricación.• Medicina (flujo sanguíneo).• Deporte (efectos en el movimiento de pelotas, flujo alrededor del

cuerpo en natación, etc)

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Aplicación de la Mecánica de Fluidos

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Propiedades de los Fluidosa) Densidad Absoluta (ρ): Es la cantidad de masa por unidad de

volumen de una sustancia.

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b) Densidad Relativa o Gravedad Especifica (S): Relaciónexistente entre la densidad de una sustancia y otra considerada comoreferencia.

Propiedades de los Fluidos

0

Fluido FluidoS

ρ:Densidad de la sustancia.ρ0: Densidad de Referencia.(ej:H2O a 4ºC)

c) Peso Especifico (): Cantidad de Peso por unidad de volumen de sustancia.

w gv

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d) Volumen Especifico (): Volumen ocupado por unidad de masa de material.


1vm

e) Presión de Vapor: Es la presión a la cual un fluido empieza a cambiar de fase de líquido a vapor a una determinada temperatura.

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Ejemplo:

1.- Si 6 m3 de un aceite pesan 47 kN. Determine , , s.

2.- Si un cuerpo de densidad relativa 0,83 tiene una masa de 1220 kg. Calcular:a) Volumen del cuerpo en cm3.b) La densidad del cuerpo, en kg/m3.c) El peso específico del cuerpo, en N/m3.

3.- Una lata cilíndrica de 150 [mm] de diámetro está llena hasta una profundidad de 100[mm] con aceite combustible. El aceite tiene una masa de 1,56 [kg]. Calcule su densidad, peso específico y gravedad específica.


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f) Tensión superficial: Se debe a las fuerzas de atracción que seejercen entre las moléculas de la superficie libre de un líquido, queson debidas a la cohesión entre sus moléculas y a la adhesión entrelas moléculas del líquido y las paredes del recipiente. La fuerza deatracción que causa esta tensión, actúa paralela a la superficie.


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g) Viscosidad dinámica o simplemente viscosidad (): Correspondea la resistencia que un fluido opone a su deformación, o dicho de otromodo, a que las láminas de fluido deslicen entre sus inmediatas.

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Propiedades de los Fluidosh) Viscosidad cinemática ( se define como la razón entre laviscosidad dinámica y la densidad del fluido.

En general la viscosidad de un fluido depende tanto de latemperatura como de la presión, aún cuando la dependencia con lapresión es más débil.

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i) Capilaridad: Esta propiedad le permite a un fluido, avanzar a través deun canal delgado, siempre y cuando, las paredes de este canal estén losuficientemente cerca.

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j) Cavitación: Este fenómeno afecta particularmente a lasTurbomáquinas (Bombas y Turbinas) así como también a las bombas dedesplazamiento positivo (Bombas Oleohidráulicas), a las válvulas, etc.El denominador común es la baja presión que se produce en ciertaszonas, la cual es consecuencia de que se quiebre el equilibrio para unapresión de vapor determinada. Debido a esto se incorporan burbujas alelemento impulsor, las cuales al pasar de zonas de baja presión a zonasde alta presión tienden a desintegrarse, produciendo cavidades. Dichascavidades son ocupadas por el medio circundante a gran presión. Si éstefenómeno ocurre cerca de contornos sólidos puede provocar erosión,vibraciones y ruido. También se manifiesta en una oscilación brusca de losmedidores de presión..

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Unidad Nº2: Estática de los Fluidos

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Estática de los Fluidos

En este capítulo se estudian las distribuciones de presiónque se generan cuando un fluido se encuentra en reposo (fluidocompresible o incompresible). Además cuando dichas distribucionesactúan sobre contornos finitos, se generan fuerza distribuidas, lascuales pueden ser representadas por un efecto. De esta manera seestudia la forma de obtener la magnitud y la ubicación de lasfuerzas resultantes, en el caso de superficies planas y curvas.

El siguiente tema debe además relacionar el empujeascensional que actúa en cuerpos sumergidos y por último, seestudian algunos casos representativos del equilibrio relativo,situación que se manifiesta cuando una masa de fluido alcanza unestado de movimiento final en que no existan desplazamientosrelativos entre sus moléculas.

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• Presión Absoluta y Relativa.• Nivel relativo: Patm (Manómetro Marca cero a nivel del mar)


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Principio de Pascal

El enunciado de Pascal expresa lo siguiente: “La presión en unpunto bajo un fluido en reposo, es la misma en todas las direcciones”,es decir, la presión es un escalar. El principio de Pascal se puededemostrar, estudiando las fuerzas que actúan sobre un elemento defluido diferencial y prismático y estableciendo luego el equilibrio, bajolas condiciones límites (volumen del prisma tendiente a cero): Hay queconsiderar que como el equilibrio esta en reposo, no hay fuerzas decorte du/dy=0. Solo se tiene las fuerzas de presión y las fuerzasmásicas. En ciertos casos, cuando los efectos de la presión debidos a lacolumna de líquido, son despreciables, con respecto a los efectosexternos, se considera que la presión se transmite punto a punto y conel mismo valor a través del fluido, en particular cuando se trata defluidos incompresibles.


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Ecuación Fundamental de la Hidrostática para Fluidos Incompresibles


1 2

1 2F F

P PZ Z CteP: Presión.: Peso Especifico.Z: Cota de Altura.

- La formula representa el balance de energía entre 2 puntos a presiones distintas.- Se trabaja normalmente con presiones relativas.

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Medidores de Presión:

Para medir la presión de los fluidos se utilizan diferentesaparatos, los cuales, del punto de vista de su principio defuncionamiento se pueden clasificar en:

1.- Tubos piezométricos o piezómetros.2.- Manómetros de líquido o de tubos en U.3.- Manómetros de carátulas o de tubo de Bourdon.

El rango de las medidas generalmente va desde los [mm.columna de agua], hasta presiones del orden 1000 a 5000 [bar]. Paratal efecto se diseñan considerando presiones positivas y negativas y enese caso aparecen los Vacuómetros o manovacuómetros. Lasreferencias anteriores son todas con respecto a presiones relativas,pero existen medidores de presión para presiones absolutas, en estecaso el aparato tiene como referencia el vacío absoluto o completo.


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Estática de los FluidosFuerzas Sobre Superficies Planas Verticales:

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Estática de los FluidosProcedimiento para calcular la fuerza sobre una paredrectangular:

1. Calcular la magnitud de la fuerza resultante.

2. Localice el centro de presión a la distancia vertical (h/3).

3. Muestre la fuerza resultante gráficamente.

2

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Lp: Distancia de la superficie libre del fluido hasta el centro de presión.

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Estática de los FluidosConsidere el siguiente estanque con aire presurizado a 52[kPaMan.]. Calcule la fuerza ejercida en el fondo del contenedor.

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78,5

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Estática de los FluidosLa pared mostrada en la figura tiene 20 [pies] de ancho.a) Calcule la fuerza total sobre la pared causada por la presión del agua y

localice el centro de presión.b) Determine el momento provocado por esta fuerza en la base de la pared.

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