Mecanica De Fluidos

INTRODUCCIÓN

La Mecánica de los Fluidos, se ha desarrollado gracias al el arduo estudio de las propiedades de los fluidos, a la aplicación de las leyes básicas de la mecánica y la termodinámica y a una experimentación ordenada.

La mecánica de fluidos puede subdividirse en dos campos principales: la estática de fluidos, o hidrostática, que se ocupa de los fluidos en reposo, y la dinámica de fluidos, que trata de los fluidos en movimiento. El término de hidrodinámica se aplica al flujo de líquidos o al flujo de los gases a baja velocidad, en el que puede considerarse que el gas es esencialmente incompresible. La aerodinámica, o dinámica de gases, se ocupa del comportamiento de los gases cuando los cambios de velocidad y presión son lo suficientemente grandes para que sea necesario incluir los efectos de la compresibilidad.

Por el comportamiento de algunos fluidos, se hace interesante su estudio, sobre todo a nivel práctico o experimental, teniendo en cuenta que dicha sustancia posee ciertas propiedades tales como viscosidad y densidad, las cuales las cuales juegan papeles principales en flujos de canales abiertos y cerrados y en flujos alrededor de objetos sumergidos.

Este interés en el estudio de los fluidos es a consecuencia de que en la vida diaria no existe un fluido ideal, es decir, una sustancia en la cual se esté aplicando un esfuerzo, el cual puede ser muy pequeño, para que se resista a fluir con absoluta facilidad.

En esta práctica se experimenta con la propiedad que tienen los fluidos de oponer resistencia a un efecto cortante por causa de la adhesión y cohesión, es decir, la viscosidad. Asimismo, el instrumento utilizado para determinarla, el procedimiento empleado y las unidades que representan dicha propiedad.

MECANICA DE FLUIDOS

La mecánica de fluidos es la rama de la mecánica de medios continuos (que a su vez es una rama de la física) que estudia el movimiento de los fluidos (gases y líquidos) así como las fuerzas que los provocan. La característica fundamental que define a los fluidos es su incapacidad para resistir esfuerzos cortantes (lo que provoca que carezcan de forma definida). También estudia las interacciones entre el fluido y el contorno que lo limita. La hipótesis fundamental en la que se basa toda la mecánica de fluidos es la hipótesis del medio continuo.

FLUIDO

Se entiende por fluido un estado de la materia en el que la forma de los cuerpos no es constante, sino que se adapta a la del recipiente que los contiene. La materia fluida puede ser trasvasada de un recipiente a otro, es decir, tiene la capacidad de fluir. Los líquidos y los gases corresponden a dos tipos diferentes de fluidos. Los primeros tienen un volumen constante que no puede modificarse apreciablemente por compresión. Se dice por ello que son fluidos incompresibles. Los segundos no tienen un volumen propio, sino que ocupan el del recipiente que los contiene; son fluidos compresibles porque, a diferencia de los líquidos, sí pueden ser comprimidos. Los cuerpos difieren por lo general en su masa y volumen, estas dos propiedades definen lo que es la densidad, la cual es una magnitud referida a la cantidad de masa contenida en un determinado volumen, y puede utilizarse en términos absolutos o relativos. En términos sencillos, un objeto pequeño y pesado, como una piedra o un trozo de plomo, es más denso que un objeto grande y liviano, como un corcho o un poco de espuma.

CLASIFICACIÓN DE LOS FLUIDOS

Se pueden clasificar como newtonianos o no-Newtonianos.

Newtonianos:

Aquellos fluidos donde el esfuerzo cortante es directamente proporcional a la rapidez de deformación se denominan fluidos newtonianos. La mayor parte de los fluidos comunes como el agua, el aire, y la gasolina son prácticamente newtonianos bajo condiciones normales.

No newtonianos:

El término “no newtoniano” se utiliza para clasificar todos los fluidos donde el esfuerzo cortante no es directamente proporcional a la rapidez de deformación.

Numerosos fluidos comunes tienen un comportamiento no newtoniano. Dos ejemplos muy caros son la crema dental y la pintura. Esta última es muy espesa cuando se encuentra en su recipiente, pero se adelgaza cuando si se extiende con una brocha. De este modo, se toma una gran cantidad de pintura para no repetir la operación muchas veces. La crema dental se comporta como un "fluido" cuando se presiona el tubo contenedor. Sin embargo, no fluye por sí misma cuando se deja abierto el recipiente. Existe un esfuerzo limite, de cedencia, por debajo del cual la crema dental se comporta como un sólido. En rigor, nuestra definición de fluido es válida únicamente para aquellos materiales que tienen un valor cero para este esfuerzo de cedencia.

IMPORTANCIA DEL ESTUDIO DE LA MECÁNICA DE FLUIDOS

La compresión adecuada de la mecánica de fluidos adquiere una importancia extraordinaria en muchas áreas de la ingeniería. Para los ingenieros de alimentos es necesario conocer las propiedades de los alimentos que se transportan en una planta por medio de ductos con el fin de evitar su deterioro y mantener !a calidad del producto. Para los ingenieros industriales es importante conocer, las presiones y los caudales de fluido, de las líneas de aire acondicionado, líneas de vapor, líneas de agua entre otras, con el fin de optimizar el espacio y minimizar los riesgos dentro de una planta industrial. Para los ingenieros de Alimentos es necesario conocer las diferentes propiedades y el comportamiento dinámico de los fluidos alimenticios para poder predecir los cambios de las diferentes variables presentes en el fenómeno de transporte de fluidos.

El flujo de fluidos es un fenómeno común a la vida diaria. El estudio de su mecanismo es esencialmente impulsado por entender la física involucrada, así como su control en diversas aplicaciones de ingeniería. La astrofísica, meteorología, oceanografía, aerodinámica, hidrodinámica, lubricación, ingeniería marina, turbomaquinaria, ingeniería de yacimientos e ingeniería de la combustión, son algunos de los campos donde la mecánica de fluidos se emplea.

UNIDADES BÁSICAS.

En Mecánica de Fluidos solo hay cuatro dimensiones primarias, de las que se derivan todas las demás, a saber, masa, longitud, tiempo y temperatura.

Masa: La masa, en física, es la magnitud que cuantifica la cantidad de materia de un cuerpo. Es una cantidad escalar y no debe confundirse con el peso,

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