Unidad i propiedades de los fluidos

Mecánica de Fluidos y Termodinámica
Programa de Formación Regular
Correo: hzevallos@tecsup.edu.pe
Oficina: 1005
Hora de atención:
Lunes: 14.00 – 16.00
Profesor: Ing. Héctor Zevallos Ch.
ASHRAE miembro Asociado

Competencias, capacidades a
obtener
• Identificar y diferenciar las propiedades de
los fluidos compresibles e incompresibles.
Rev. Feb. 2013 Mecánica de Fluidos y Termodinámica -
Hzch
3

1.1 Definición de fluido
• Un fluido se define como una sustancia que
cambia su forma continuamente siempre que esté
sometida a un esfuerzo cortante, sin importar qué
tan pequeño sea
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Sustancias capaces de fluir y que se adaptan
al recipiente que los contienen.
Mecánica de Fluidos y
Termodinámica - Hzch

Fluido compresible
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F F
F F F
F
F F
F F F
F
F F

Fluido Incompresible
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1.2 Sistemas de unidades
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Cantidad Sistema Internacional Sistema Inglés
Longitud Metro m Pie ft
Masa Kilogramo kg Libra masa lbm
Tiempo Segundo s Segundo s
Fuerza Newton N Libra fuerza lbf
Temperatura Kelvin K Rankine R
Energía Joule J Pie-libra ft-lbf
Potencia Watt W Horse power Hp

1.3 Densidad
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La densidad ρ de una sustancia es la masa por unidad de
volumen de dicha sustancia.
En los líquidos, ρ puede considerarse constante para las
variaciones ordinarias de presión.
La densidad del agua para las temperaturas más
comunes es de 1 g/cm3
Densidad de los gases:
P: Presión absoluta
R: Constante del gas
T: Temperatura absoluta

1.4 Peso específico
• El peso específico ɣ de una sustancia es el peso
de la unidad de volumen de dicha sustancia. En
los líquidos, ɣ puede considerarse constante.
• El peso especifico del agua para las
temperaturas más comunes es de 1 kgf/dm3.
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Donde ρ es la densidad y
g es la aceleración de la gravedad.

1.5 Densidad Relativa de un
cuerpo
• La densidad relativa de un cuerpo es un numero
adimensional que viene dado por la relación de el
peso de un cuerpo al peso de un volumen igual de
una sustancia que se toma como referencia.
• Los sólidos y los líquidos se refieren al agua a
20ºC, mientras que los gases se refieren al aire
libre.
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10Mecánica de Fluidos y

Rev. Feb. 2013

1.6 Viscosidad de un fluido
• Mide la resistencia del fluido ante la aplicación de
un esfuerzo de corte.
• Se refiere al resultado de la fricción interna
originada cuando una capa de fluido se mueve
respecto a otra capa paralela adyacente.
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1.6 Viscosidad de un fluido
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dy
dv
μ
A
F
dy
dv
A
F
dy
dv
μτ
velocidad angular
de deformación.
esfuerzo de corte:
dy
dv
τ
μ
Viscosidad
Absoluta

Comportamiento de los fluidos
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La viscosidad en un
gas aumenta con la
temperatura.
La viscosidad en un
líquido disminuye.

Unidades de Viscosidad
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densidad
absolutaviscosidad
cinemáticaviscosidad
Unidades de Viscosidad Dinámica (ó
Absoluta) µ:
• Poise
• 1 cP = 0,01 P
• 1 P = 0,1 Pa . s
• 1 cP = 0,001 Pa . s
•Unidades de Viscosidad Cinemática :
• Stoke
• 1 St = 1 cm2 / s
• 1 cSt = 0,01 St

Índice de viscosidad en los
aceites
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Rev. Feb. 2013

1.7 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
encuentran en equilibrio dinámico; su
valor es independiente de las
cantidades de líquido y vapor
presentes mientras existan ambas.
Rev. Feb. 2013

• Los líquidos mas volátiles (éter, gasolina, acetona etc)
tienen una presión de vapor saturado mas alta, por lo
que este tipo de líquidos, confinados en un recipiente
cerrado, mantendrán a la misma temperatura, un presión
mayor que otros menos volátiles.
• Eso explica porqué, a temperatura ambiente en verano,
cuando destapamos un recipiente con gasolina, notamos
que hay una presión considerable en el interior, mientras
que si el líquido es por ejemplo; agua, cuya presión de
vapor saturado es mas baja, apenas lo notamos cuando
se destapa el recipiente.
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1.8 Tensión Superficial
• A nivel microscópico, la
tensión superficial se
debe a que las fuerzas
que afectan a cada
molécula son diferentes
en el interior del líquido y
en la superficie. Así, en el
interior de un líquido cada
molécula está sometida a
fuerzas de atracción que
en promedio se anulan.
Rev. Feb. 2013
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Esto permite que la
molécula tenga una energía
bastante baja.

• En la superficie hay una fuerza
neta hacia el interior del líquido.
• Rigurosamente, si en el exterior
del líquido se tiene un gas, existirá
una mínima fuerza atractiva hacia
el exterior, aunque en la realidad
esta fuerza es despreciable debido
a la gran diferencia de densidades
entre el líquido y el gas.
Rev. Feb. 2013
21
Las moléculas superficiales
tienen más energía que las
interiores.

1.9 Capilaridad
• La capilaridad es una propiedad de los líquidos que depende de
su tensión superficial (la cual a su vez, depende de la cohesión o
fuerza intermolecular del líquido), que le confiere la capacidad de
subir o bajar por un tubo capilar.
• Cuando un líquido sube por un tubo capilar, es debido a que la
fuerza intermolecular (o cohesión intermolecular) entre sus
moléculas es menor a la adhesión del líquido con el material del
tubo (es decir, es un líquido que moja).
• El líquido sigue subiendo hasta que la tensión superficial es
equilibrada por el peso del líquido que llena el tubo. Éste es el
caso del agua.
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Rev. Feb. 2013
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Entre algunos materiales,
como el mercurio y el vidrio,
las fuerzas intermoleculares
del líquido exceden a las
existentes entre el líquido y
el sólido, por lo que se
forma un menisco convexo
y la capilaridad trabaja en
sentido inverso.

MODULO DE ELASTICIDAD
VOLUMÉTRICO
Hzch
24

Hzch
25

Ejercicios
Hzch
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