Biblioteca

1. MECANICA
DE FLU¡DOS
Robert L. Mott
University ot 0ayton
loseph A. Untener
University of ilayton
TRADUCC]ÓN
lesús Elmer llurrieta Ilürrieta
Maestn en lnvest¡gac¡ón de 1peracianes
lfESM, Canpus Morelos
REVIS Ófl TÉcN cA
Roberto Hernández Cárdenas
Profesor ¡nvest¡gador
Un ¡ ve fs ¡da d Mex¡ qu e n se de I B¡centena i0
Séptima edición

2. Ditoi de ¿áhpación bibliosráfica
«ITT. ROBEI'I. L.
PEA,RSON EDUCACIóN. MériO, 20 I5
ISBN:978-607 32 3238 3
Fomraio:21.5 x 27.5.m Págiras:552
Authorized translation from lhc English la1guáge edirion entiiled Apl¡ed lL nl nechanícs, 7r Itditio!,| Ro¿el, ¿. ¡/ú,¿ published n
Peüson ldu.ation,Inc., publishing¡s PreDtice Ilall, Copyright o 2015. A]l rights reserved.
lsBN 9780132558921
Traducción auiorizada dc la cdiciór en idioma inglés ritidl^ ApLie¡[Jhíd nec¡a,i.§ U edición, por Rdú¿/r ¿. Mo¡¡, publicada po:
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SNPT]MA F,DIC]ÓN. 20I5
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ISBN VERSIÓN IMPRESAi 978 607.32-3288.3
ISBN VERSIÓN E BOOK:978-607.32,3289 I)
ISBN E CIIAPTER:978 6A7 -12.3290,6
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1234567890 l8 t7 16 ¡5
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3. @gi-ENrDo
3 Medición de la presión
Pdror¡m¡general 38
3.1 Objetivos 39
38
kaE= de los fluidos y
- a Í€!:^¿nica de fluidos
"Ü-e.-:i-J 1
:1.2 Presión ma¡ométrica yabsoluia 39
3.3 RclacióD cDtre presióD y elevación 40
3.4 Desúro1lo de la relación entre presión
3.5
3.6
3.7
4_7
4.8
estud¡o
I
rrr.Ds prrlimlnú€s l Pa.adoja de Pascal 15
Presión €xpresada co!¡o la alt ra d€ una .ohnina
de liquido s2
MedidorF,dF p-F. Á" ) r.n.du..r...,e,o*,
.:: ::::nacioDáldeunidades(Sl) a
. . :: rio comú¡ en Estados Unidos 4
.: -:itr 5
' ].:.:lüra ó
-: !:::.ia en las ruidades de uDa ecuació¡ 6
.'i::,¡n de presión 8
-:r.jibilidad 10
.:::Jarl, pcso cspccilico y gravedad
. ::i,1i.a 1i
::i:o¡ superflcial I,1
t:L-i,t,1c i¡tc¡nel l5
1-€.'üa depráctica 15
-r. de i¡getriería asistida por computadora 18
r':.osidad de los fluidos 19
:E.:smaSctrcral 19
- -r:ietivos 20
I i!.osidad dnránicá 2l
' ' jicosidad cinemática 22
aluidos nelllonianos ) no nc''vlonianos 23
' -ariació. dc la viscosid¿d con latemperatura 25
- - Gm,los ¡1. vis.osidid SAll 32
: : G.ados de viscosidad ISO 33
, : flui.los h ráulicospára sistemas de fluidos 33
Re.üsos de intér¡el 35
Prcblemas dep¡á.ti.a 35
Ia¡e6 de insetriería ¡sistida po¡computadora l7
4
de presión 53
Rcfcrcncias 55
Rc.ursos de intcmet 55
Pmblems de prá.tica ss
Fuerzas deb¡das a fluidos estáticos 63
Panor¡m¡ general 63
4.I Objetivos 6s
4.2 G¿sesbajo presión 65
4.3 Superficies pla¡as horizontales bajo liqüidos 66
4.4 Parcdes rectangularcs 67
,1.s Áreas planas sumergidas generálidádes 69
4.6 Desa[ollodel procedimienro geDer¿] usado
pua caicula las fuerzas sobre áreásplañás
Carga piezomótric¿ 73
Dislribución dc l¿ Iucrza sobrc un¡ supe licie
corva suncrgid¡ 74
Efecto de una presión ubi.ada por encimadela
superficie del fluido 78
1.10 Fuerzas ejercidas sobre una superficie cu.v¡
co¡ fluido por debaio 78
4.1I FueÚas ejercidas sobrc supcrliclcs curv¿s con
fluido encima ydcbajo 79
Problcmas de práctica 80
Tareas de irye ería asistida por comput¡dom 92

4. Cdrbn''do
tlotabilidad y estabilidad 93
PuoBmageoer¿l 93
5.1 Obietivos 94
5.2 Flotabilidad 94
s.3 Materiales dc flotación 101
5.4 Estabilidad de cuerpos complctmeñlc
sumergidos 102
5.s Estabilidad dc cuerpos flotantes 103
s.6 Grádo de estrbilidad 107
Refcr€ncia 108
Recursosde intenet 108
Prcblcm.sdcpráctica 108
Proy€ctosde €valuaciónde la estabilidad r16
tlujo de fluidos y ecuac¡ón
de Bernoull¡ 117
Parcramag€ncral l17
6.1 Obietivos I l8
6.2 Rap cz del flujo de fluidoI laecuación
de continuidad 118
6.3 Tubos ytuberías disponibles cn el
mercado 122
6.4 Velocida¿ de nujo recomendadá en tuberias
y tubos 124
6.5 Conservación de la energia
-ecoa€ión
de Bernouli 127
6.6 Interprelación dc la ecua.ión
de Berñóulli 128
6.7 Restriccio¡es a la ecuació,
d€ Bernouli 129
6.8 Aplicnciones de la ecuación
de Bernouli 129
6.9 Tcoren¡ de lbrricelli r37
6.10 Flúo dcbido a una carga desccDdente 140
Refercncias 142
Recürsos d€ irtemet 142
Pmblemas de práctica r43
Prcyectos d€ aúlisis mediante l¡ ecr¡ación de Bertrol¡Ili
y el rcorcm¡ dc ToÍiceli 153
Ecuaeión general de la energía 154
Pa¡oramageneral t54
7.1 Objetivos lss
7.2 Pérdidas y ganancias dc energia 15ó
7 .3 Nomcn€latura de las p¿rdidas y ganancias
de c.ergia 158
7.4 Ecu¡ción general de lá cnergía ls8
7.s I,otencia requcrida por la.§ bornbas 162
7.6 Potencia suministráda a motores
de fluido 165
Pmbleñas de páctica ró7
8 ilúmero de Reynolds, flu¡o laminar,
flu¡o turbulento y pérd¡das de energía
por fr¡cc¡ón 178
Panoramagcrclal r78
8.1 Objetivos l8l
a.2 Númcro de Reynolds 181
8.3 Núm€ros d€ Relnolds .ríticos 182
8.4 Ecuación dc Darcy 183
8.s Pérdidapor fricción en el fluiolaminú 183
8.6 Pérdida por fricción en el flujo turbuleÍto l8!
a.7 Uso de soÍlware para resolvcr problemas de flua
en tuberias 190
8.8 Ecuacio¡es para el factor de f.icción 194
8.9 Fórñula de Hazen wiliams púa el fluio
de agua 195
8.10 Otras fomas de la fórmula
de Hazen'Williams 196
Ll I Nomogrma püa resolve¡ la
fórmula de Hazen-Wi¡liams 196
Refercncias 198
Recursosde intemct r98
Problcmas dc práctica r98
Ta¡cas de ingenicria ásisiida por computadoE 204
I Perfiles de veloc¡dad para secciones
circulares y flu¡o en secciones
no circulafes 205
PaNrama general 205
9.1 Objetivos 206
9.2 Perfiles de velocidad 207
9.1 Perffl de velocidad para fluio laminar 207
9.4 Perfil develo€idadpara flujo Lurbulento 209
9-5 Fluio cn secciones no cir.ulares 212
9.6 Dinámicade iluidos eñ computadorá 216
R€fereEi¡§ 2r8
RecursosdeinterDet 218
Pmbl€mas de práctic¡ 2r8
Tdeasde ingc eúa.sistida por comput¡¡dora 224
I0 Pérdidas menores 225
Púo..mgcner¡I 225
l0.I Objetivos 227
lo.2 Coeficiente dc resistencia 227
I0.3 Ampli¿ción súbita 228
10.4 Pérdida de salida 231
lo.s Ampliación gradual 231
10.6 Contracción súbita 233
10.7 Contracción gradual 236
l0 I PéÍli¿d d. enrra¿. 237

5. 5t
Filka 258
--
-a.i. r di*io 6isti.lo
a+¿ ?Á3
-
* üiberías en ser¡e 264
-!Ed
264
l¡- :bEf6 265
!-:
-ás
d€.lase I 265
r-j |9-ii ó hoja de cálculo pd¿ problemas
¡.rl¿lel 270
1-t irdas de clas€ ll 272
-:
iisrllas de clase lll 278
r :5plo6 en PIPE-FLOo para sislemas de tüberias
- qie 281
-: l*ño de luberíás pda la integridad
¿suc¡rr¿I 284
li:i¡s 2a6
L-c de i¡terner 286
&s de pñictica 28ó
b d€ a¡áüsis y diseño ¡sistido por
+.dora 295
Sisteñas de tuberías en paralelo
, Erif¡cados 296
¡-r¡@ ge¡er¡l 296
l- Objetivos 298
-:-: Sistemas con dos ramar 298
: :r Sistemás de tuberlas en par¿lelo y fronteras
de presiór en PIPE-FLO' 304
-:1 Sisteñas con tres o más ramas
-¡edes 307
lé¡€[ciás 3r4
X...u¡so6 de internet 314
PEl,leñc d. pnictica 314
farEsdeinge eria asbtida por omputadora 317
Selección y apl¡cac¡ón de bombas 318
PuoraÍragcncr¿l 3r8
¡3.r Objetivos 319
l1 ) Párametros que inlcrüenen en la *lección
de unabomba 320
Conten¡do
13.3 Tipos de bombas 320
13.4 Boñbas de desplazamiento positivo 320
13.5 Bombas ciüéti€as 126
13.6 Datos de desempeño para bomba§
ccntrítugas 330
13.7 l¡yes dc afinidad para bombar
centrítugas 332
13.8 Datos de los fábn. tcs peá las bombas
centrituga§ 333
13.9 Carga dc sucdón positiva neta 341
13.10 Carga dc succióD positiva nela 34ó
13.l I Detales de Ia línea de descarga 346
13.12 Curva de resislencia del sistema 347
13.13 Selección de la bomba y puntode operac¡ón
del sistem¿ 350
13.14 Uso de PIPE-FLO6 para la selección de bombas
disponiblescomercialmente 352
rl.l5 Modos de operación con sistema
alternado 356
13.16 Selca¡ón del t¡po ¿e bomba y velocidad
espccífica 16l
13. I 7 Costos del ci€lo de vida para s¡stemas de lluidos
bombeados 363
Ref€ren.i¡s 36{
Recursos de irternet 365
Problem.sdeprácü.r 366
Problema supl€ment¡rio
(sol¡mente cor PIPE-FLOo) 367
Probl6ao de dbeño 367
Pl.nteamictrtos dc los problerras de diseño 368
Probl€ma de¿iscño iÍtegr¿l 370
flu¡o en canal ab¡erto 372
Panoraña geD€ral 372
r4.l Obietivos 373
14.2 Clasiffcación de¡flujoen canal¡bierto 374
r4.3 Rad¡o hidáulico y número de Reynolds en el flujo
€n canal abierto 375
14.4 Tipos de fluio en ca¡ales abiertos 37s
14.5 llujo estable u"iforme en canales abiertos 376
14.6 Geometria delos canales abicrtos típicos 380
14.7 Las más ehcientes formas para canales
abi€rios 382
14.8 Flujo.riti€o y energia especifica 382
I4.9 Salto hidráulico 384
14.10 Med¡ción dd nujo en ca¡al abierto 386
Referer¡.ias 390
Püblic¡cioDesd8italcs 3q)
Reculsos de intcrnet 390
Pmblemar de pftictica 39r
Tareas de ingenicría asistida por comput¡dom 394
(- & cireDcia pra vrih las
.ll- r -ildás €stiindar 244
-
¡.:seria 246
:-.r ¡r-E en ráltlas impulsadás
-,LG
:.18
--r..q< L rlujo para válvrlas
-a-
l5l
t- i t&istico 252
!br- J¿ l-&1ores K €n el software
-:_-a
253
14
EI
l3

6. t5 Medición de flú¡o 395
Pa¡ro¡ao¡geDer¡l 395
l5.l Obietivos 396
15.2 Factor€s para la s€l€cción d€ un medidor
defluio 396
15.3 Medidores de carga !€riable 397
15.4 Medidores de tuea variable 404
15.5 Medidor de flujo d€ turbina 404
15.6 Medidor de fluio de vórtice 404
15.7 Medidor de fluio magnético 406
15.8 M€didores d€ flujo ultrasónicos 408
t5.9 Medidores d€ desplaz¿miento positivo 408
ls.I0 MedicióD del fujo de masa 4o8
15.I1 Sondas de velocidad 410
15.12 Mediciónde nivel 414
15.13 Adqüisición y procesamiento de datos basados
en comPutadora 414
R€f€rercils 4rs
Recursos de i¡rt€¡r¡et 4I5
Preguntasd.rcp¿so 416
PmbleD¡s de p.áctic¡ 416
T.I!.s de iúgcnied¿ rsirtid¡ por compüt¡dor¡ 417
Fuerzas causadas pof flu¡dos
en movimiemo 418
Pa¡roramrg€neral 418
16.r Obietios 419
16.2 Ecuación detu€r¿¿ 419
16.3 Ecua.ió¡deimp¡¡lso-cantidad
demovimiento 420
ló, Método para ¡6olver PIoblemas usando
las e.uaciones d€ fuerza 420
16.5 Fuerza§ sobr€ obr€los estacionarios 421
16.6 Fuerzás sobre dobleces en tubela§ &3
16.7 Fuerzas sobre obietos en movimi€nto 426
Problema¡ de práctic¡ 427
A[astfe y sustentac¡ón ¡1íl2
P¡Dor¿lnag€D€r.l 432
17.1 Obj€tivos 434
17.2 Ecuación de la fuer¿á de arrastrc 434
17.3 turastre de presi'in 435
I7.4 Ce6ciete ¿. em.tre 435
17.5 Anastre de fiicción sobre esferas €n flujo
¡minú ¡l4l
17.ó Arrastre devehlculos 441
I7.7 Ef€ctos d€ la compresiblidad y cávitación 443
17.8 Sustentáción y árrástre en perf¡les ala¡es 443
Refd€D.ia3 445
Recursos d€ ioternet {,16
ProbLñ.s de pácti<a .146
16
17
I I Ventiladores, sopladofes, compresoEa
y el flu¡o de gases 450
P¡mr¿ña g€n€rd ,150
I8.l Objetivos 45r
18.2 Rapidez de flujo y presión de un gas 451
18.3 Clasi6cación deventiladores,sopladores
y cor¡presore§ 452
18.4 Flujo d€ aire comprimido y otros gases
en tub€ias 456
18.5 Flujo de aire y otros gases a través
de boquilas 461
Refüeñlas 467
R€cüsos dc itrleroet 467
Prublcm.s¿eprácrica 468
T¿rcárd.ing€ni€rla.st6tidaporcomput¡doI¡ 46,
19 fluio de aire en ductos 470
P mram¡ 8cn€r¿l 470
19.1 Obietivos 472
19.2 p¿rdidas de energia €n ductos 472
19.3 Diseio de ducto§ 477
19.4 Effciencia energetica y considenciones pÍicticas
en el disۖo de ductos 483
RefeEncia§ 484
Recursos de irtcmct 4a4
Pmblema! dc prá.tka 484
Apé¡¡d¡ces ¡t88
ApéÍdiceA Propiedades d€l agua 488
AperdiceB Propiedades de lfquidos comrües 490
Apcndicc C Propiedades dpicas de los ace¡tes de p€tuóleo
lubricantes 492
Apér¿ice D Váliación d€ la üs€osidad con la
temperatura 493
ApéndiceE Propiedad€s d€l ai¡e {96
Ap&dkeF Dimensiones de Ia tubeía de acero 5m
Apéndic. G Dimensiones de tubos de ac.ro, cobre
y plástico 502
A?€di€€ H Dimensiones ¿e t!¡bos de cobre tipo K 505
Apendic€I Dim€nsiones de tubería de hieno dúctil 506
Apérdice, Areas de circulos 507
Apérdicel( Factores d€ conversión 509
ApéD¿ic€L Propi€dades d€ la§ áfeas 5rl
ApérdiccM Propiedades de los sóüdos 5I3
Apérdice N Constante de gas, exponente adiabático
y relación de pr€sión crfti€a para gases
seleccionádos sls
Respuestas a problemas seleccionados 516
índice 525