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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:
MSC. ING. BEATRIZ SALVADOR GUTIERREZ
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.
MSC. ING. BEATRIZ SALVADOR GUTIERREZ
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
MSC. ING. BEATRIZ SALVADOR GUTIERREZ
Cuales son los Estados de la
Materia?
FLUIDOS
MSC. ING. BEATRIZ SALVADOR GUTIERREZ
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.
MSC. ING. BEATRIZ SALVADOR GUTIERREZ
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?
MSC. ING. BEATRIZ SALVADOR GUTIERREZ
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.
MSC. ING. BEATRIZ SALVADOR GUTIERREZ
Cul es la distincin entre solido y fluido?
Es el comportamiento que tiene ante fuerzas externas
Fp
MSC. ING. BEATRIZ SALVADOR GUTIERREZ
MSC. ING. BEATRIZ SALVADOR GUTIERREZ
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
MSC. ING. BEATRIZ SALVADOR GUTIERREZ
APLICACIONES DE LA MECANICA DE LOS FLUIDOS
MSC. ING. BEATRIZ SALVADOR GUTIERREZ
APLICACIONES DE LA MECANICA DE LOS FLUIDOS
MSC. ING. BEATRIZ SALVADOR GUTIERREZ
APLICACIONES EN METEOROLOGIA
MSC. ING. BEATRIZ SALVADOR GUTIERREZ
HIDRAULICA DE CANALES ABIERTOS
HIDRAULICA DE CANALES CERRADOS
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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
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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
MSC. ING. BEATRIZ SALVADOR GUTIERREZ
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
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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.
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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
MSC. ING. BEATRIZ SALVADOR GUTIERREZ
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
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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
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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
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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.
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UNIDADES BASICAS
MSC. ING. BEATRIZ SALVADOR GUTIERREZ
UNIDADES DERIVADAS
MSC. ING. BEATRIZ SALVADOR GUTIERREZ
MSC. ING. BEATRIZ SALVADOR GUTIERREZ
MSC. ING. BEATRIZ SALVADOR GUTIERREZ
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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
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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
MSC. ING. BEATRIZ SALVADOR GUTIERREZ