meca. medio.chf

1. MECÁNICA DE FLUIDOS
ING. MARÍA ANGÉLICA OTERO
BRITO

2. I. INTRODUCCIÓN
• Conceptos fundamentales introductorios:
Fluidos (gases y liquidos), peso, masa,
temperatura, unidades consistentes en una
ecuación, compresibilidad, densidad, peso
especifico, gravedad especifica y tensión
superficial.
 Objetivo: Conocer las propiedades de los
fluidos que caracterizan el estado o
condición de un fluido.

3. II. VISCOSIDAD DE LOS FLUIDOS
• Viscosidad dinamica, viscosidad cinematica,
fluidos newtonianos y no newtonianos,
variación de la viscosidad con la
temperatura, medición de la viscosidad,
escala de medición de viscosidad y fluidos
hidráulicos para sistemas de fluidos de
potencia.
 Objetivo: Ver la propiedad fundamental de
un fluido en movimiento.

4. III. MEDICIÓN DE LA PRESIÓN
• Presión absoluta y manométrica,
relación entre presión y elevación,
paradoja de pascal, manómetros,
barómetros, medidores y transductores
de presión.
 Objetivo: Ver la propiedad fundamental
de un fluido estático.

5. DIVISIÓN DE LA MECÁNICA DE FLUIDOS.
Estática de fluidos
Caracterisicicas fisicas
 Compresible o incompresible
 Viscoso o no viscoso
 Laminar o Turbulento
 Interno o externo
Dinámica de fluidos
Métodos de solución
 Analitica
 Experimental
 Computacional

6. IV. FUERZAS DEBIDAS A FLUIDOS
ESTATICOS
• Gases bajo presión, superficies planas
horizontrales bajo liquidos, paredes
rectangulares, areas planas sumergidas en
general, carga piezométrica, fuerzas sobre
una superficie curva.
 Objetivo: Considerar los efectos de la
presión deun fluido que actua sobre
superficies planas, curvas y en diferentes
aplicaciones (Estatica de fluidos) .

7. V. FLOTABILIDAD Y ESTABILIDAD
• Flotabilidad, materiales para flotabilidad,
estabilidad de cuerpos sumergidos por
completo, estabilidad de cuerpos flotantes,
grado de estabilidad.
 Objetivo: Conocer los principios
fundamentals de la flotabilidad y de la
estabilidad, para ayudar a desarrollar la
capacidad de analizar y diseñar dispositivos
que funciones cuando floten o se sumerjan.
(Estática de fluidos) .

8. VI. EL FLUJO DE FLUIDOS Y LA
ECUACION DE BERNOULLI
• La tasa de flujo de un fluido y la ecuación de
continuidad, tuberías y tubos disponibles
comercialmente, velocidad de flujo
recomendable en tuberías y ductos,
conservación de la energia- ecuación de
Bernoulli, restricciones y aplicaciones de la
ecuación de Bernoulli, teorema de Torricelli y
flujo debido a una disminución de carga.
 Objetivo: Aprender a analizar el
comportamiento y rendimiento de sistemas de
flujo de fluidos. (Dinámica de fluidos)

9. VII. ECUACION GENERAL DE LA
ENERGIA
• Perdidas y ganancias de energia y su
nomenclatura, ecuacion general de la
energia.
 Objetivo: Aplicar la ecuacion general de
energia, perdida de energia por friccion,
las valvulas y los accesorios. (Dinamica
de fluidos)

10. VIII. NUMERO DE REYNOLDS, FLUJO LAMINAR, FLUJO
TURBULENTO Y PERDIDAS DE ENERGIA DEBIDO A LA
FRICCION.
• Número de Reynolds, Número de Reynolds
criticos, ecuación de Darcy, perdida de fricción
en el flujo laminar, peridas de fricción en el
flujo turbulento, ecuaciones para el factor de
fricción, formula de Hazen-Williams para el
flujo de agua, otras formas de la formula de
Hazen- William.
 Objetivo: Caracterizar la naturaleza de flujo con
el calculo de numero de Reynolds y calcular las
perdias de la energia debido a la friccion.
(Dinamica de fluidos)

11. METODOLOGIA DE LA ASIGANTURA.
 EXPOSICIONES MAGISTRALES SOBRE CADA UNO DE LOS FUNDMENTOS DE LA
ESTATICA Y DINAMICA DE LOS FLUIDOS.
 EXPLICACION DE CADA UNA DE LAS METODOLOGIAS DE CALCULO.
 SOLUCION DE PROBLEMAS POR PARTE DE LOS ESTUDIANTES EN TALLERES
GRUPALES.
 PARTICIPACION DE LOS ESTUDIANTES EN CLASE, CON EL FIN DE QUE
INVESTIGUEN PREVIAMENTE, PROFUNDICEN Y ACLAREN CONCEPTOS.
 EXAMEN POR CORTE.

12. FLUIDO
• Un fluido es una sustancia que se deforma
continuamente cuando se somete a un esfuerzo
cortante(Tangencial), sin importar que tan pequeño sea
ese esfuerzo cortante (Ʈ)
• Un fluido es un conjunto de partículas que se mantienen
unidas entre sí por fuerzas cohesivas débiles y las
paredes de un recipiente; el término engloba a los
líquidos y los gases.

13. FUERZA Y MASA
• MASA: Es la propiedad de un cuerpo de fluido que se
mide por su inercia o resistencia a un cambio de
movimiento. Es también una medida de la cantidad de
fluido. (m)
• PESO: Es la cantidad que pesa un cuerpo, es decir, la
fuerza con la que el cuerpo es atraído hacia la Tierra por
la acción de la gravedad (w) . El peso está relacionado
con la masa y la aceleración debida a la gravedad.
𝑤 = 𝑚 × 𝑔

14. • g= 9.81 m/s2 en el Sistema Internacional
de Unidades (SI) y g= 32.2 pies /s2 en el
Sistema Británico de Unidades.
• A un grado mayor de de precisión, los
valores estándar son g=9.80665 m/s2 o
g=32.1740 pies/s2.

15. Sistema Británico de Unidades
• LONGITUD= Pie
• TIEMPO= segundo (s)
• MASA= slug (lb.s2/pies)
• FUERZA= libra (lb)
 F= m.a
En la que (a) es la aceleración expresada en
unidades de pies/s2. por consiguiente, la
unidad derivada masa es:

16. Sistema Internacional de Unidades
(SI)
• UNIDADES DE LAS CANTIDADES BASICAS
SON:
• LONGITUD= Metros (m)
• TIEMPO= Segundos (s)
• MASA= Kilogramos (kg)
• FUERZA = Newton (N) o kg.m/s2

17. • F = m.a
En la que (a) es la aceleración expresada en
unidades de m/s2. por consiguiente, la
unidad derivada de fuerza es:
F= m.a = (?) = newton

18. Ejemplos
• Una roca con una masa de 5.60 kg está
suspendida por un cable. Luego, con el
fin de determinar que fuerza se ejerce
sobre el cable, deberá utilizarse la ley de
gravitación de Newton (w=m.g):

20. Densidad, peso especifico y gravedad
especifica.
• Densidad: Es la cantidad de masa por
unidad de volumen de una sustancia:
Unidades: (kg/m3) y (slugs/pies3)
El peso específico: Es la cantidad de peso
por unidad de volumen de una sustancia.
Unidades: (N/m3)(SI) y (lb/pies3)(SBU)

22. • Gravedad específica: Es el cociente de la
densidad de una sustancia entre la
densidad del agua a 4ºC
• La gravedad específica es el cociente del
peso específico de una sustancia entre el
peso específico del agua a 4ºC

23. Ejemplo
• Calcule el peso de un recipiente de
aceite si posee una masa de 825 kg.
• Si el recipiente del Ejemplo ilustrativo
tiene un volumen de 0.917 m3 calcule la
densidad. el peso específico y la
gravedad específica del aceite

24. • Un galón de mercurio tiene una masa de
3.51 slugs. Encuentre su peso
• Una pinta de agua pesa 1.041 lb.
Encuentre su masa

25. TALLER

26. VISCOSIDAD
Es la propiedad de un fluido que ofrece
resistencia al movimiento relativo de sus
moléculas. La pérdida de energía debida a
la fricción en un fluido que fluye se debe a
su viscosidad

27. • La facilidad con que un líquido se derrama es
una indicación de su viscosidad. El aceite frío
tiene una alta viscosidad y se derrama muy
lentamente, mientras que el agua tiene una
viscosidad relativamente baja y se derrama con
bastante facilidad. Definimos la viscosidad
como la propiedad de un fluido que ofrece
resistencia al movimiento relativo de sus
moléculas. La pérdida de energía debida a la
fricción en un ~fluido que fluye se debe a su
viscosidad

28. Viscosidad dinamica
• Cuando un fluido se mueve, se desarrolla en él
una tensión de corte, cuya magnitud depende
de la viscosidad del fluido, La tensión de corte,
denotada con la letra griega 't (tao), puede
definirse como la fuerza requerida para deslizar
una capa de área unitaria de una sustancia
sobre otra capa de la misma sustancia. Así pues,
't es una fuerza dividida entre un área y puede
medirse en unidades de newtons por metro
cuadrado o en lb/pies

30. • Cuando se realizan cálculos que implican la
presión de un fluido, se debe hacer la
medición en relación con alguna presión de
referencia. Normalmente, la presión de
referencia es la de la atmosfera, y la presión
resultante que se mide se conoce como
PRESION MANOMETRICA. La presión que se
mide en relación con el vacío perfecto se
conoce como presión absoluta.
• Pabs = Pman + Patm

31. Ejercicio
• Exprese una presión de 155kpa(man)
como una presión absoluta. La presión
atmosférica local es de 98kpa (abs)
• Exprese una presión de 225kpa como
presión manométrica. La presión
atmosférica es de 101 kpa.

32. • Exprese una presión de -6,2 lb/pulg2
como una presión absoluta.

33. MEDICION DE PRESIÓN
• La presión atmosférica no es sino el peso
del aire por unidad de superficie. Dicha
presión no sólo se ejerce de arriba abajo
sino en todas direcciones. Antiguamente
se medía en milímetros de Hg. En la
actualidad se prefiere el milibar o el
hectopascal, siendo 1 milibar
equivalente a 1 hectopascal.