propiedades de los fluidos

1. FACULTAD DE INGENIERÍA y ARQUITECTURA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
MECÁNICA DE FLUIDOS
Ing. Llatas Villanueva Fernando D.
PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS

2. Unidad 1
1.- Fundamentos en mecánica de fluidos
►PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS.
1. Densidad, peso específico, densidad y peso específico relativo.
2. Temperatura, presión.
3. Presión de vapor, tensión superficial, capilaridad.
4. Viscosidad dinámica, viscosidad cinemática.
5. Leyes de los gases ideales.
6. Clasificación de los fluidos: Newtonianos y no newtonianos.
►LABORATORIO 1: Cálculo de Viscosidad

3. Los fluidos poseen propiedades que los definen, y
especifican en que estado se encuentra un sistema.
Por lo tanto es importante que se entiendan, ya que
para realizar cualquier ejercicio de mecánica de
fluidos es necesario comprenderlas claramente.

4. Estados de la materia
Fluido
Líquido =
incompresible
Gas =
compresible
Sólido
Forma y
volumen
definidos
Forma y volumen
deformable

5. Propiedades de los Fluidos
• Densidad, Peso Específico, Densidad y Peso Específico Relativo.
• Temperatura, Presión
• Presión de Vapor, Tensión Superficial, Capilaridad
• Viscosidad Dinámica, Viscosidad Cinemática
• Leyes delos Gases Ideales
• Clasificación de los Fluidos: Newtonianos y No Newtonianos

6. 1. Densidad, Peso Específico, Densidad
Relativa y Peso Específico Relativo
Densidad
Relación entre la masa y el volumen de un cuerpo.
Peso Específico
Relación entre el peso y el volumen de un cuerpo.
Densidad Relativa
Relación entre la densidad deun cuerpo y la densidad
del agua (D.R.).
Peso Específico Relativo (Gravedad Específica)
Relación entre el peso especifico de un cuerpo y el peso
especifico del agua (S).

7. a. Densidad
El término densidad proviene del
campo de la física y la química, en
los que específicamente alude a
la relación que existe entre la masa
de una sustancia (o de un cuerpo)
y su volumen. Se trata, pues, de una
propiedad intrínseca, ya que no
depende de la cantidad de sustancia
que se considere.
S.I.
B.G.

8. a. Densidad
La densidad, propiedad que habitualmente se expresa en kilogramo por metro cúbico (kg/m3) o
gramo por centímetro cúbico (g/cm3), varía en mayor o menor medida en función de la presión y la
temperatura, y también con los cambios de estado
Típicamente, los gases tienen menor densidad que los líquidos por presentar sus partículas menos
cohesionadas, y estos a su vez menos que los sólidos. Aunque existen excepciones, por lo general al
aumentar la temperatura disminuye la densidad. La densidad antes definida es la densidad absoluta;
la densidad relativa es la densidad de una sustancia en relación con otra, la densidad aparente es la que
caracteriza a los materiales porosos, como el suelo.

9. a. Densidad
La densidad del agua es de 1 g/cm3; la
del plomo, por ejemplo, es bastante
mayor: 11,35 g/cm3. Precisamente es por
esto que en el lenguaje coloquial, sobre
todo entre los jóvenes, se usa el
término “denso” (e incluso, “plomo”)
para calificar a una persona pesada,
cargosa, o a una situación compleja,
problemática, se la tilda de “densa”
(atmósfera densa, conversación densa,
etc.).

10. a. Densidad
CAMBIO DE LA DENSIDAD EN FUNCIÓN
DE LA TEMPERATURA [2]
Agua Aire

11. a. Densidad
MEDICIÓN DE LA DENSIDAD
La ASTM International (American Society for Testing
and Materials) ha publicado varios métodos estándar
de prueba para medir la densidad, la cual se obtiene
con recipientes que miden volúmenes con precisión,
llamados picnómetros.

12. a. Densidad

13. b. Peso Específico
El peso específico
existente entre
es la relación
el peso y
el volumen que ocupa
una sustancia en el espacio. Es el
peso de cierta cantidad de sustancia
dividido el volumen que ocupa. En
el Sistema Internacional se expresa en
unidades de Newtons sobre metro
cúbico (N/m3).

14. b. Peso Específico
El cálculo del peso específico requiere de otras propiedades de la
sustancia, como la densidad y la masa. Matemáticamente, el peso
específico se representa con el símbolo gamma (γ) y se expresa
como:
γ (peso específico) = w (peso ordinario) / V (volumen de la sustancia),
o lo que es igual: γ = w/V = m.g/V, en donde m es la masa de la
sustancia y g es la aceleración de la gravedad (comúnmente
considerada como 9.8 m/s2). Como la densidad (ρ) de una sustancia
se define como m/V, se puede escribir al peso específico
como γ=ρ.g.

15. b. Peso Específico
Ejemplos de peso específico
Algunos ejemplos de peso específico de distintos materiales son:
•Yeso: 1250 N/m3
•Cal: 1000 N/m3
•Arena seca: 1600 N/m3
•Arena húmeda: 1800 N/m3
•Cemento suelto: 1400 N/m3
•Losetas de hormigón: 2200 N/m3
•Madera de Álamo: 500 N/m3
•Madera de Fresno: 650 N/m3
•Madera de pino americano: 800 N/m3
•Acero: 7850 N/m3
•Aluminio: 2700 N/m3
•Bronce: 8600 N/m3
•Plomo: 11400 N/m3
•Zinc: 7200 N/m3
•Fundición del hierro: 7250 N/m3
•Agua: 1000 N/m3
•Asfalto: 1300 N/m3
•Papel apilado: 1100 N/m3
•Pizarra: 2800 N/m3
•Alquitrán: 1200 N/m3
•Granito: 2800 N/m3

16. b. Peso Específico
La relación entre el peso específico (m.g/V) y la densidad (m/V) es análoga a la que existe entre el
peso (m.g) y la masa (m) de una sustancia. Resulta evidente que cuanta más masa tiene cierta
cantidad de una sustancia, mayor es su peso. De la misma manera, cuanto más densa sea esa
cantidad de sustancia, cuanta más masa entre en determinado volumen, mayor será su peso
específico, ya que mayor “masa por gravedad” entrará en ese volumen.

17. b. Peso Específico

18. c. Densidad Relativa
La Densidad Relativa (DR),
Gravedad Especifica (GE o sg),
Densidad Aparente o Densidad
Especifica (DE), expresa la
relación entre la densidad de
una sustancia y una densidad
de referencia, resultando una
magnitud adimensional.

19. c. Densidad Relativa
Líquido D.R. T[°C]
Agua dulce 1,00 4
Agua de mar 1,02-1,03 4
Petróleo bruto ligero 0,86-0,88 15
Petróleo bruto medio 0,88-0,90 15
Petróleo bruto pesado 0,92-0,93 15
Keroseno 0,79-0,82 15
Gasolina ordinaria 0,70-0,75 15
Aceite lubricante 0,89-0,92 15
Fuel-oil 0,89-0,94 15
Alcohol sin agua 0,79-0,80 15
Glicerina 1,26 0
Mercurio 13,6 0
Densidad Relativa de algunos
líquidos [1]

20. c. Densidad Relativa
MEDICIÓN DE LA DENSIDAD RELATIVA
Densímetro o Hidrómetro:
Es un instrumento
para medir
específica
utilizado
la gravedad
(o densidad
relativa) de líquidos, es decir,
la proporción de la densidad
del líquido a la densidad del
agua.

21. d. Peso Específico Relativo

22. d. Peso Específico Relativo

23. 2. Temperatura y Presión
a. Temperatura
Se define como una medida de la energía cinética de las partículas que posee un cuerpo.

24. a. Temperatura

25. a. Temperatura

26. a. Temperatura

27. b. Presión
La presión es una magnitud física que mide la proyección de la fuerza en dirección perpendicular por
unidad de superficie, y sirve para caracterizar cómo se aplica una determinada fuerza resultante sobre
una línea

28. b. Presión

29. b. Presión

30. b. Presión

31. 3. Presión de Vapor, Tensión Superficial, Capilaridad a.
Presión de Vapor
La presión de vapor es la presión de la fase gaseosa o vapor de un sólido o un líquido sobre la fase líquida, para una
temperatura determinada, en la que la fase líquida y el vapor se encuentra en equilibrio dinámico; su valor es
independiente de las cantidades de líquido y vapor presentes mientras existan ambas.

32. a. Presión de Vapor

33. a. Presión de Vapor

34. b. Tensión Superficial
La Tensión Superficial es la
Fuerza ejercida en la
superficie de un líquido que
está en reposo, para
contrarrestar el peso de un
objeto ligero que se posa
sobre él. Además, la Tensión
Superficial se puede definir
como la Fuerza que ejerce
un líquido para resistirse a
ser roto en su superficie. Es
la principal propiedad que
sostiene a las pompas de
jabón, consistentes y firmes

35. b. Tensión Superficial
La Tensión Superficial es medida en Newton
cada metro (N/m), y para cada sustancia
disminuye al aumentar la temperatura. La del
agua es mayor que en la mayoría de los
líquidos, y es debida también a que es uno de
los líquidos más densos, con 1 g/cm3 de
densidad.
Liquido T(°C) γ(N/m)
Helio -270 0.0002
Hidrógeno -255 0.002
Neón -247 0.005
Oxigeno -193 0.016
Etanol 20 0.022
Agua con jabón 20 0.025
Agua 100 0.059
Agua 60 0.062
Agua 20 0.073
Agua 0 0.076
Mercurio 20 0.465
Plata 970 0.800

36. b. Tensión Superficial

37. c. Capilaridad
Fuerza de adhesión de un fluido liquido sobre un solido debido a la tensión superficial.

38. c. Capilaridad

39. c. Capilaridad

40. 4. Viscosidad Dinámica y Cinemática
Viscosidad

41. 4. Viscosidad Dinámica y Cinemática
a. Viscosidad Dinámica
La viscosidad dinámica, también llamada viscosidad absoluta, es la resistencia interna entre las moléculas de un fluido en
movimiento y determina las fuerzas que lo mueven y deforman.

42. a. Viscosidad Dinámica

43. Unidades

44. Unidades

45. Es la relación entre la Viscosidad Dinámica y la densidad de un fluido; en la mayoría de los casos en el calculo
se divide entre la densidad del agua, respetando las unidades base de la densidad Dinámica.
a. Viscosidad Cinemática

46. Unidades

47. Tablas

48. Tablas

49. 5. Leyes de los Gases Ideales
ECUACIÓN DE ESTADO
Relaciona la presión, el volumen, la masa o numero de moles, la temperatura absoluta a modo de una
constante:
Se puede obtener la densidad:
Donde:
P: Presión m: Masa R: Constante del
Gas
V: Volumen T: Temperatura

50. 5. Leyes de los Gases Ideales

51. 6. Fluidos Newtonianos y no Newtonianos
Fluido newtoniano:
En ellos se observa que el esfuerzo cortante es proporcional a la velocidad de
su deformación. La viscosidad, una característica relacionada con la velocidad
del desplazamiento de un fluido, es constante, por lo que no depende del
esfuerzo cortante aplicado.
Fluidos no newtonianos:
Éste tipo de fluidos no presentan proporción entre el esfuerzo cortante y la
velocidad de deformación. La viscosidad juega un papel importante en este tipo
de fluidos, ya que deja de ser constante.

52. 6. Fluidos Newtonianos y no Newtonianos
Ley de Boyle

53. Conclusiones
 Los fluidos son sustancias que asumen la forma del recipiente que los contiene.
 La viscosidad permite seleccionar el lubricante adecuado entre dos superficies en contacto.
 La viscosidad disminuye con la temperatura en los líquidos y se incrementa en los gases.
 Los líquidos poseen fuerzas intermoleculares de repulsión y atracción equilibradas.
 La densidad de los fluidos compresibles es variable en función de la presión y la temperatura.
 Los fluidos newtonianos presentan esfuerzo de corte en función de la gradiente de velocidad.