Mecanica De Fluidos

Objetivo.- atreves de este curso el alumno adquirirá los conocimientos teórico prácticos fundamentales en el estudio de la mecánica de fluidos y sus y principios mismos que adquirirán y aplicaran en el ejercicio de su profesión

Fundamentación de mecánica de materiales

El ingeniero mecánico en la aplicación creativa de los elementos científicos para su desarrollo profesional requiere del conocimiento y manejo adecuado de fluidos bajo diferentes condiciones. Esta materia cuenta con conocimientos básicos de física, química y matemáticas. De manera consecuente sirve de apoyo de materias como termodinámica, maquinas térmicas, maquinas hidráulicas, generadores de vapor, bombas y plantas de bombeo.

UNIDAD I

PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS

Definición de mecánica.- ciencia que estudia describe y predice el comportamiento de los cuerpos bajo la accion de su propio peso y de fuerzas externas

Mecánica de los fluidos.- es la parte de la mecánica que estudia las leyes del comportamiento de los fluidos en equilibrio (Hidrostática). También trata la determinación de las fuerzas que actúan sobre las partículas en un fluido y su respuesta el patrón de flujo resultante no solo depende de las fuerzas que actúan si no también de sus propiedades

Sistema de unidades.- las leyes que rigen los fenómenos de la física se expresan mediante ecuaciones entre magnitudes físicas, como la presión, la viscosidad, etcétera. La medida es un número expresado en un sistema de unidades, y existen magnitudes en la mecánica de fluidos

Magnitudes fundamentales Unidades

Fuerza (F) Newton(N)

Longitud(L) Metros (m)

Tiempo(t) Segundos(s)

Fluidos.- son aquellas sustancias que, debido a su poca cohesión intermolecular, carece de forma propia, y adopta la forma del recipiente que lo contiene. Y es una sustancia que se deforma continuamente cuando se le aplica una fuerza tangencial. Una fuerza tangencial es el componente de una fuerza tangente a su superficie dividida entre su área. Los fluidos se clasifican en líquidos y gases.

Los líquidos, a una presión y temperatura determinada, ocupan un volumen, y presentan una superficie libre, el líquido toma la forma del recipiente que lo contiene.

Los gases, a una presión y temperatura determinados, también tienen un volumen, pero puestos en libertad se expended hasta ocupar el volumen completo del recipiente que lo contiene, y no presentan superficie libre.

En resumen, los sólidos comprenden una gran resistencia al cambio de forma y volumen, los líquidos ofrecen gran resistencia al cambio de volumen pero no de forma, y los gases ofrecen poca resistencia al cambio de forma y volumen.

Un sólido ideal o solido elástico resistirá la fuerza de corte, y su razón de deformación será nulo sin importar la carga, un sólido plástico resistirá el esfuerzo cortante hasta que alcance su tensión de fatiga, si la razón de deformación y es directamente proporcional al flujo, entonces el sólido es un plástico ideal.

Cuando las sustancias no pueden resistir el más ligero esfuerzo cortante sin influir, entonces se trata de un fluido. Un fluido ideal es el que no tiene fricción interna.

Todos los fluidos reales presentan formas de fricción interna y su razón de deformación es proporcional al esfuerzo cortante aplicado. Si es directamente proporcional se trata de un fluido newtoniano, de lo contrario, será un fluido no newtoniano.

Un sólido puede soportar esfuerzos normales (llamadas así porque la fuerza normal es normal ”es paralela” al área que resiste la deformación) tanto de compresión como de tracción.

Un líquido puede soportar esfuerzos de compresión pero no de tracción. Los fluidos pueden estar sometidos a esfuerzos cortantes o tangenciales, y en ellos la fuerza paralela al área sobre la que actúa todos los cuerpos se deforman bajo ña accion de las fuerzas tangenciales a que están sometidas. En los cuerpos elásticos la deformación desaparece cuando se deja actuar la fuerza. En los fluidos la deformación aumenta constantemente bajo la accion de esfuerzos cortantes, por lo tanto, en fluidos sometidos a esfuerzos constantes se deforman continuamente.

Lubricantes.- es toda aquella sustancia o mezcla útil para lubricar o modificar las características de fricción entre las superficies de dos solidos que se mueven entre sí. La función principal del lubricante es la de separar las superficie sólidas, y en tanto que la lubricación tiene que mantener separadas las superficies cuando estas se encuentran en movimiento, entonces debe ser capaz de soportar una carga.

El lubricante desempeña con frecuencia funciones tales como reducir los daños de desgaste; es un medio para trasferencia de calor y protección contra la corrosión. Los lubricantes se modifican y fabrican a fin de mantener algunas características que se deben de definir sus propiedades físicas o químicas, o por su accion y rendimiento.

Mediante pruebas químicas y físicas se pueden conocer el rendimiento y eficiencia, estas son: la temperatura de la inflación, viscosidad, resistencia eléctrica, etcétera. Estas aplicaciones en la industria automotriz son útiles para la fabricación de motores; se ocupan lubricantes antifricción de cojinete entre otros.

APLICACIÓN DE LA MECANICA DE LOS FLUIDOS EN HIDRAULICA

Propiedades físicas de los fluidos.- la solución de cualquier problema de mecánica de fluidos requiere un conocimiento previo de las propiedades de los fluidos que afectan a su flujo, principalmente la viscosidad y el peso específico, los cuales se encuentran ya establecidos. Sin embargo, la densidad está en función de la presión.

Presión.- a causa del movimiento aleatorio debido a su energía interna, las moléculas individuales continuamente chocaran contra la superficie que contenga al fluido. Están condiciones ocurren aunque la superficie este en reposo relativo. Conforme a la segunda ley de newton, se ejerce una fuerza sobre la superficie igual a la variación del momento de las moléculas que rebotan. Las presiones la magnitud de estas fuerzas por unidas de área. La presión no tiene direccion, por lo que es una propiedad del fluido, y es una cantidad escalar. En vista de que un fluido en reposo no sufre fuerzas tangenciales, la fuerza ejercida por la presión sobre la superficie debe de actuar perpendicular a esta, por lo tanto, la presión que actúa en un punto de un fluido en reposo es la misma en todas direcciones, y matemáticamente se expresa:

P=F/A [N/m^2 ,=(Kg.m)/(m^2 s^2 ),=Kg/(ms^2 ),=Pa], en donde:

P=presión

F=fuerza

A=área

P=ρgh[(Kg.m)/(m^3 s^2 )=,Kg/(ms^2 ),=Pa], En donde:

P=presión

g=gravedad

h=altura

ρ=densidad

En la práctica se expresa con frecuencia la presión en altura equivalente en columna de un líquido determinado. Por ejemplo, en m.c.a (milímetros columna de agua)

O en mmHg (milímetros de mercurio).

La densidad ρ de la glicerina es de 1.26Kg/m^3 , hallar la presión correspondiente a una columna de altura de 300mm.

DATOS:

P=?

g=9.81m/s^2

h=300mm=0.3m

P=ρgh=(1.26 Kg/m^3 )(g=9.8 m/s^2 )(0.3m)=3.7081 Kg/(ms^2 )

P=3.7081Pa

Presión atmosférica o (barométrica).- la presión atmosférica, barométrica, estándar o normal, a nivel de mar, se define como la presión que soporta una columna de mercurio (Hg) de 760milimetros de longitud. Si la densidad de mercurio es de 13.595g/〖cm〗^3 y la aceleración de la gravedad es el valor estándar. La presión atmosférica normal a nivel del mar es de 1.0132x〖10〗^5 N/m^2 . La presión atmosférica disminuye con la densidad vertical a partir del nivel del mar, es decir, la altitud.

Sobre la superficie libre de un líquido actúa la presión del aire o gas que sobre ella existe, esta presión puede adquirir en valor cualquiera en un recipiente cerrado, pero si el recipiente está abierto, gravita sobre el fluido. En la práctica se utiliza la atmosfera técnica que es igual a 1bar. La presión atmosférica varía con

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