MECANICA DE FLUIDOS

1. INTRODUCCIÓN

La Mecánica de Fluidos es la rama de la ciencia que estudia el equilibrio y el movimiento de los

fluidos, esto es, líquidos y gases. En los fluidos, puede producirse un movimiento relativo de las

moléculas u átomos que forma parte de la estructura interna tanto en movimiento como en

reposo, situación que no se produce nunca en los sólidos.

La mecánica de fluidos puede dividirse en dos partes diferenciadas. La primera de ellas es la

que estudia, básicamente, el movimiento de fluidos que circula por una trayectoria concreta,

en el que el fenómeno característico es su transporte. En este tipo de circulación de fluidos,

éstos circulan canalizados por el interior de conducciones o cauces, y por ello se denomina

flujo interno. Es una ciencia básica en todas las ingenierías. Cuando el fluido objeto de estudio

es el agua, la parte de la mecánica de fluidos que estudia su movimiento es la Hidráulica.

La segunda parte en que se divide la mecánica de fluidos es cuando estos circulan, en vez de

por el interior de conducciones, a través en un conjunto de partículas sólidas, denominándose

flujo externo, ya que en vez de circular el fluido por el interior de un sólido (una conducción),

es el fluido el que envuelve toda la superficie exterior de los sólidos. En tecnología química, el

conocimiento del flujo externo de fluidos es necesario pensando en que se aplica en multitud

de operaciones básicas características de la industria química, como sedimentación, filtración,

etc. Además, resulta básico en el tratamiento de cuantas operaciones impliquen transmisión

de calor y transferencia de materia, es decir, en todas las llamadas operaciones básicas de la

Ingeniería Química. El flujo externo de fluidos ha sido desarrollado históricamente por la

Ingeniería Química, por lo que es una rama de la mecánica de fluidos de especial importancia.

El presente curso dedica los primeros temas al flujo interno de fluidos, y los siguientes al flujo

externo. Como apuntes de Mecánica de Fluidos orientado a estudiantes de Ingeniería Química

de la Universidad de Alicante, se parte de la base de que el estudiante tiene conocimiento de

Física Newtoniana y de Fenómenos de Transporte. De cualquier forma, en los apartados 2 y 3

de este tema se introducen y repasan brevemente aquellos conceptos previos con objeto de

asentar al lector en los futuros temas.

2. PRESIÓN.

2.1 Definiciones.

En flujo de fluidos, es de vital importancia conocer la presión ya que con su conocimiento

puede controlarse y medirse el flujo. Dado que la presión, según su definición, es la fuerza

normal ejercida sobre una superficie, para medir la presión será necesario insertar una sonda

en el punto donde la presión desee conocerse, sonda que consiste en exponer una sección. Se

pueden considerar tres definiciones de presión según el modo de medir la misma, es decir,

como se coloque la sonda medidora de la presión:

a) Presión estática: Es la presión ejercida por el fluido sobre un plano paralelo a la

dirección de la corriente, debido a los choques de las moléculas como consecuencia de un

movimiento aleatorio (p). Para un fluido en movimiento la presión estática debe medirse con MECÁNICA DE FLUIDOS Tema1. Flujo interno

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la sección de la sonda paralela al movimiento del fluido. En el caso de fluidos en reposo, no hay

diferencia en cómo se coloque la sonda de presión.

b) Presión de impacto o de choque o de estancamiento: Es la presión ejercida por

el fluido sobre un plano perpendicular a la dirección de la corriente,

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