Curso sobre Mecanica de los Fluidos

1. MECANICA
DE LOS
FLUIDOS
Ing. Alejandro Mayori
1 PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS

2. ESTADOS DE LA MATERIA

3. SOLIDOS, LIQUIDOS Y GASES

4. 4 ESTADO (PLASMA)

5. 5 ESTADO (CONDENSADO DE BOSE-
EINSTEIN)

6. 6 ESTADO (COLOIDES)

7. Sólidos
Moléculas Posición y Distancia Fija
Forma y Volumen cte.

8. Líquidos
Moléculas Posición Variable y Distancia Fija
Forma Variable y Volumen cte.

9. Gases
Moléculas Posición y Distancia Variable
Forma y Volumen Variable

10. TEMPERATURA
Energía térmica es suma de las energías de todas las
partículas de un cuerpo. La temperatura es el valor medio de
la energía cinética de estas partículas

11. DENSIDAD
Densidad = Masa/Volumen

12. TABLA DE DENSIDADES
Densidad de algunas
sustancias
aluminio 2.7 g/cm3
agua 1 g/cm3
cobre 8.95 g/cm3
oro 19.3 g/cm3
plata 10.5 g/cm3
platino 21.4 g/cm3
plomo 11.3 g/cm3
sodio .968 g/cm3
titanio 4.5 g/cm3
uranio 19.1 g/cm3
zinc 7.1 g/cm3
Sustancia
Densidad en
kg/m3
Densidad en
g/c.c.
Agua 1000 1
Aceite 920 0,92
Gasolina 680 0,68
Plomo 11300 11,3
Acero 7800 7,8
Mercurio 13600 13,6
Madera 900 0,9
Aire 1,3 0,0013
Butano 2,6 0,026
Dióxido de
carbono
1,8 0,018

13. 1.1 Mecánica de los Fluidos
• Estudia el comportamiento de los fluidos en
reposo (estática) y en movimiento (dinámica)
• - Aerodinámica.- Estudia el Aire
• - Hidráulica.- Estudia el Agua

14. 1.2 Definición de Fluido
• Adaptan a la forma de los recipientes contienen
• - Líquidos Casi incompresibles
Tienen superficies libres
• - Gases Compresibles
Ocupan volumen del recipiente

15. 1.3 Sistema Técnico de Unidades
• Longitud m Metro
• Fuerza Kg Kilogramo f (Kilopondio)
• Tiempo s Segundo
• Masa UTM Kg seg2/m

16. 1.4 Sistema Internacional de Unidades
• Longitud m Metro
• Masa Kg Kilogramo m
• Tiempo s Segundo
• Fuerza Kg m/seg2 Newton

17. 1.5 Peso Especifico

18. 1.5 Peso Especifico
• Relación entre peso una sustancia y su volumen.
• γ = W/V = mg/V = ρ g
• Donde:
• γ, el peso específico;
• W, el peso de la sustancia;
• V, el volumen de la sustancia;
• ρ, la densidad de la sustancia;
• m, la masa de la sustancia;
• g, la aceleración de la gravedad.

19. Material Peso específico Kg/m3
• Aceite de creosota 1.100
• Aceite de linaza 940
• Aceite de oliva 920
• Aceite de ricino 970
• Aceite mineral 930
• Acetona 790
• Ácido clorhídrico al 40 % 1.200
• Ácido nítrico al 40% 1.250
• Ácido sulfúrico al 50 % 1.400
• Agua 1.000
• Alcohol etílico 800

20. Material Peso específico Kg/m3
• Agua 1.000
• Alcohol etílico 800
• Andina 1.040
• Bencina 700
• Benzol 900
• Cerveza 1.030
• Gasolina 750
• Leche 1.030
• Petróleo 800
• Sulfuro de carbono 1.290
• Vino 1.000

21. 1.6 Densidad
• Relación entre masa de una sustancia y su
volumen.
• ρ = m/V = W/(gV) = γ / g
• Donde:
• γ, el peso específico;
• W, el peso de la sustancia;
• V, el volumen de la sustancia;
• ρ, la densidad de la sustancia;
• m, la masa de la sustancia;
• g, la aceleración de la gravedad.

22. 1.7 Densidad Relativa
• Relación entre densidad de un cuerpo y la
densidad de una sustancia de referencia
• Líquidos ρr = Densidad Sustancia/ Densidad Agua
• Gases ρr = Densidad Sustancia/ Densidad Aire
• Nota:
• Densidad del Agua a 20 º C
• Densidad del Aire a 0 º C y 1 Atm Presión

23. 1.7 Densidad Relativa
• T (°C) γ (N/m3)
• 0 9805
• 5 9806
• 10 9803
• 20 9786
• 40 9737
• 60 9658
• 80 9557
• 100 9438

24. 1.8 Viscosidad de un Fluido
• Viscosidad = Resistencia al corte. Es similar a la
fricción entre dos sólidos en movimiento relativo.
• Para deslizar un sólido sobre otro, es preciso aplicar
una fuerza que venza a la fuerza de rozamiento
• Para deslizar un sólido dentro de un fluido, requiere
fuerza vencer la fuerza de rozamiento o viscosidad
• Un sólido se mueve mas fácilmente en el aire que
en el agua debido a que la viscosidad del aire es
menor que la viscosidad del agua.

25. 1.8 Viscosidad de un Fluido
• Considérese dos placas planas y paralelas de
grandes dimensiones separadas una pequeña
distancia (h). Entre estas placas hay un fluido.
• F α AU/h F α A dV/dy Ƭ α dV/dy
Viscosidad Absoluta Ƭ = μ dV/dy
Viscosidad Cinemática = μ/ρ

26. Insertar figura 1.1
Fuerza 𝜶 velocidad U, Área placa superior y espesor t
t
AU
F 
t
U
A
F
 
dy
du
 En forma más general LEY DE VISCOSIDAD DE NEWTON
Fluido se deforma de abdc a la nueva posición ab’c’d

27. el factor de proporcionalidad se denomina viscosidad del fluido
Insertar figura 1.2

28. - Viscosidad Resistencia de un fluido a fluir.
- Viscosidad baja = Fluido mueve con facilidad
- Viscosidad alta = Fluido mueve con dificultad
- Tabla Viscosidades - Sociedad de Ingenieros
Automotrices (SAE)
SAE5W-30 SAE10W-30 SAE15W-40 SAE20W-50
ViscosidadcSta40°C 62,5 69,8 116 175
ViscosidadcSta100°C 10,4 10,4 15,6 18,8
1.8 Viscosidad de un Fluido

29. 1.9 Presión de Vapor
• A medida que un fluido se evapora dentro un
recipiente, la presión dentro del recipiente
aumenta. A esta presión se le llama presión de
vapor y depende de la temperatura

30. 1.10 Tensión Superficial
• Todas la moléculas de un liquido están atraídas por
sus vecinas por lo que su resultante es nula
• La fuerza resultante en las moléculas de la
superficie libre no es nula sino perpendicular a la
superficie y hacia abajo.
• Entonces para llevar las moléculas dentro del fluido
hacia la superficie se requiere un cierto trabajo
• Tensión superficial es el trabajo que debe realizarse
para llevar moléculas desde el interior del liquido
hasta la superficie para crear un nueva unidad de
superficie

31. 1.10 Tensión superficial
- Ssuperficie líquido actúa como una membrana estirada
- Fuerza, que actúa paralela a la superficie, proviene de
las fuerzas atractivas entre las moléculas.
- Efecto se conoce tensión superficial.
- Fuerza F =  L
L longitud superficie actúa la fuerza
 coeficiente depende temperatura y del líquido,

32. Algunos ejemplos

33. Algunos valores
Sustancia Coeficiente 
Mercurio 0.44
Agua (0º) 0.076
Agua (20º) 0.072
Agua (100º) 0.059
Solución jabonosa (20º) 0.025

34. 1.11 Capilaridad
• Cuando se semi introduce un tubo capilar (hasta
12 mm) en un fluido, este se eleva o desciende
debido a la tensión superficial (cohesión del
liquido) y la adhesión del liquido a las paredes
del tubo.
• Ascienden si adhesión es mayor cohesión
• Descienden si adhesión es menor cohesión

35. 1.11 Capilaridad
• El agua moja el recipiente de vidrio debido a que sus
moléculas son atraídas con mayor intensidad por las
moléculas de vidrio (fuerzas de adhesión) que por las
moléculas de agua (fuerzas de cohesión) . El caso
contrario ocurre con el mercurio: las fuerzas de cohesión
son mayores que las de adhesión.

36. 1.11 Capilaridad
• El ángulo que la tangente a la superficie del líquido forma
con la superficie sólida se llama ángulo de contacto  y
depende tanto de las fuerzas de cohesión como de las de
adhesión. Se puede demostrar que cuando el ángulo de
contacto es menor que 90º, el líquido moja el sólido. Si  es
mayor que 90º el líquido no moja el sólido.

37. 1.12 Mod Volumétrico de Elasticidad
• Los gases son compresibles y los fluidos se
comprimen ligeramente
• El modulo volumétrico de elasticidad expresa la
compresibilidad de un fluido
E = dp / (- dV/V)

38. 1.13 Condiciones Isotérmicas
• En los procesos la temperatura se mantiene
constante
PV = cte.
P/ γ = cte.
E = p

39. 1.14 Condiciones Adiabáticas e
Isoentropicas
• En los procesos no hay intercambio de calor
• P1 V1
k = P2 V2
k
• P1 / P2 = (g1/g2)k
• (P2 / P1)(k-1)/k = T2/T1
• E = kp