SEP SNEST DGEST
INSTITUTO TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CIUDAD JUÁREZ
Unidad 1°
Fundamentos de Mecánica de Fluidos
Análisis de Fluidos
Que presenta:
Yoshiko Guadalupe Castro Valencia 15111496
Docente:
Ing. Óscar Iván Soto Guaderrama
Ingeniería Mecatrónica.
Ciudad Juárez, Chihuahua, México, febrero 2018
1. Fundamentos de la Mecánica de Fluidos
1.1 Conceptos básicos
Medio Continuo.
Se entiende por Medio Continuo un conjunto infinito de partículas (que forman parte,
por ejemplo, de un sólido, de un fluido o de un gas) que va a ser estudiado
macroscópicamente, es decir, sin considerar las posibles discontinuidades
existentes en el nivel microscópico (nivel atómico o molecular). En consecuencia, se
admite que no hay discontinuidades entre las partículas y que la descripción
matemática de este medio y de sus propiedades se puede realizar mediante
funciones continuas.
Mecánica de los solidos
La mecánica de sólidos es el estudio de cuerpos formados por partículas que se
imponen restricciones de movimiento las unas a las otras. Comprende dos tipos de
problemas muy diferentes:
La mecánica de cuerpos rígidos, que permite calcular en primera aproximación las
velocidades y aceleraciones de un agregado de partículas, y es aplicable en
primera aproximación también a sólidos deformables. De ello se derivan la
dinámica y la estática.
La mecánica de cuerpos deformables, que permite calcular velocidades relativas y
cambios de forma, del agregado formado por todas las partículas. En ella se
menciona la mecánica de materiales.
Mecánica de fluidos (Incompresibles y compresibles)
La mecánica de fluidos es la rama de la física comprendida dentro de la mecánica
de medios continuos que estudia el movimiento de los fluidos (fundamentalmente
líquidos y gases), así como las fuerzas que lo provocan. La característica
fundamental que define a los fluidos es su incapacidad para resistir esfuerzos
cortantes (lo que provoca que carezcan de forma definida). También estudia las
interacciones entre el fluido y el contorno que lo limita. De estas se derivan la
Hidrostática, Hidrodinámica y la Térmica.
¿Qué es un fluido?
Es una sustancia que se deforma cuantitativamente cuando se aplica un esfuerzo
tangencial por mas pequeño que sea.
¿Qué es un fluido compresible?
Los flujos compresibles son flujos de gases en los que la densidad cambia
significativamente entre los puntos de la línea de corriente. No todos los flujos de
gases se consideran compresibles ni todos los flujos compresibles son flujos de
gas.
• Toma la forma del recipiente
• Forma un limite
• No escapa
¿Qué es un fluido incompresible?
La incompresibilidad es una aproximación y se dice que el flujo es incompresible si
la densidad permanece aproximadamente constante a lo largo de todo el flujo.
En esencia, las densidades de los líquidos son constantes y así el de ellos es
típicamente incompresible.
• Si se abre el recipiente el gas escapa.
Los líquidos (Aceite, agua, gasolina, alcohol) se consideran incompresibles excepto
a presiones y/o temperaturas muy altas.
Los gases y vapores (aire, oxigeno, nitrógeno, helio) se consideran compresibles.
Un gas esta sobre su punto de condensación mientras que un vapor es solo
cercano a su punto de condensación.
1.2 Sistemas de Unidades
Existen 3 básicamente tres tipos de sistemas de unidades, que son: el SI (Sistema
Internacional), el inglés, el Técnico (europeo e inglés), el C.G.S y el M.K.S.
El Sistema Internacional de Unidades se basa en la selección de siete unidades
base bien definidas las cuales se consideran dimensionalmente independientes: el
metro, el kilogramo, el segundo, el ampere, el kelvin, el mol y la candela.
El Sistema Ingles se basa en el pie, la libra y el segundo.
El C.G.S se basa en el centímetro, el gramo y el segundo
El M.K.S es muy parecido al SI y tiene como base al metro, kilogramo y el
segundo.
1.3 Clasificación de fluidos
Los fluidos se clasifican de acuerdo a su deformación ante un esfuerzo cortante.
A) Newtonianos
Un fluido newtoniano es un fluido cuya viscosidad puede considerarse
constante en el tiempo. Los fluidos newtonianos son uno de los fluidos más
sencillos de describir. La curva que muestra la relación entre el esfuerzo o
cizalla contra su velocidad de deformación es lineal. El mejor ejemplo de
este tipo de fluidos es el agua en contraposición al pegamento, los geles y
sangre que son ejemplos de fluido no newtoniano.
B) No Newtonianos
Un fluido no newtoniano es aquel fluido cuya viscosidad varía con el
tiempo y la tensión cortante que se le aplica. Como resultado, un fluido no
newtoniano no tiene un valor de viscosidad definido y constante, a
diferencia de un fluido newtoniano.
Como, por ejemplo; Kétchup, mayonesa, pasta de dientes.
Fluido Dilatante y Fluidos pseudoplasticos
Son suspensiones en las que se produce un aumento de la viscosidad
con la velocidad de deformación, es decir, un aumento del esfuerzo
cortante con dicha velocidad. Estos fluidos son mucho menos comunes
que los pseudoplasticos, no tienen una tensión inicial y tienen una
viscosidad aparentemente baja.
Fluido Ideal
Un fluido ideal no tiene rozamiento y es incompresible. El gas perfecto en
cambio, tiene viscosidad y, por lo tanto, puede desarrollar tensiones
cortantes, y, además, es compresible de acuerdo con la ecuación de la ley
de los gases perfectos. Por lo anterior este fluido no existe.
1.4 Propiedades de los Fluidos
Son aquellas que describen el comportamiento de un fluido y que en ocasiones lo
pueden identificar.
Densidad
Es la cantidad de masa en la cantidad de volumen.
Densidad relativa
La densidad relativa es una comparación de la densidad de una sustancia con la
densidad de otra que se toma como referencia.
Volumen especifico
El volumen específico es el volumen ocupado por unidad de masa de un material.
Peso especifico
Se llama peso específico a la relación entre el peso de una sustancia y su
volumen.
Gravedad especifica
Es la relación entre el peso especifico de una sustancia sobre el peso específico
del líquido de referencia.
Viscosidad
La viscosidad de un fluido es una medida de su resistencia a las deformaciones
graduales producidas por tensiones cortantes o tensiones de tracción.
Viscosidad absoluta/Dinámica
Se manifiesta en líquidos y en gases en movimiento. Es la relación entre el
esfuerzo cortante y el gradiente de velocidad.
Viscosidad Cinemática
Se representa por V. Para calcular, basta con dividir la viscosidad dinámica sobre
la densidad del fluido.
Presión
Es la magnitud escalar que relaciona la fuerza con la superficie sobre la cual
actúa.
Temperatura
Sistema Internacional.
Ordinaria: °C
Temperatura °C = Temperatura en °K – 273.
Absoluta: °K
Temperatura °K = Tc + 273
Sistema Ingles.
Ordinaria °F
Temperatura °F = Temperatura °Rankie – 460
Absoluta °R
Temperatura °R = Temperatura °F + 460
Compresibilidad
Se refiere al cambio de volumen de una sustancia que está sujeta a un
cambio de presión que se ejerce sobre ella. Para medir este fenómeno se utiliza
una cantidad llamada modulo volumétrico de elasticidad.
Velocidad acústica en fluidos incompresibles
Bibliografía
Xavier Olivier Olivella, Carlos Agelet de Saracibar Bosch. Mecánica de medios
continuos para ingenieros. Ediciones UPC (2000).
Ignacio Romero Olleros. Mecánica de sólidos. Mecánica de sólidos. Universidad
Politécnica de Madrid (2016).
Agustín Martin Domingo. Apuntes de Mecánica de Fluidos. Copyright (2011).
Bibliografía
Xavier Olivier Olivella, Carlos Agelet de Saracibar Bosch. Mecánica de medios
continuos para ingenieros. Ediciones UPC (2000).
Ignacio Romero Olleros. Mecánica de sólidos. Mecánica de sólidos. Universidad
Politécnica de Madrid (2016).
Agustín Martin Domingo. Apuntes de Mecánica de Fluidos. Copyright (2011).

Fluidos u. 1

  • 1.
    SEP SNEST DGEST INSTITUTOTECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CIUDAD JUÁREZ Unidad 1° Fundamentos de Mecánica de Fluidos Análisis de Fluidos Que presenta: Yoshiko Guadalupe Castro Valencia 15111496 Docente: Ing. Óscar Iván Soto Guaderrama Ingeniería Mecatrónica. Ciudad Juárez, Chihuahua, México, febrero 2018
  • 2.
    1. Fundamentos dela Mecánica de Fluidos 1.1 Conceptos básicos Medio Continuo. Se entiende por Medio Continuo un conjunto infinito de partículas (que forman parte, por ejemplo, de un sólido, de un fluido o de un gas) que va a ser estudiado macroscópicamente, es decir, sin considerar las posibles discontinuidades existentes en el nivel microscópico (nivel atómico o molecular). En consecuencia, se admite que no hay discontinuidades entre las partículas y que la descripción matemática de este medio y de sus propiedades se puede realizar mediante funciones continuas. Mecánica de los solidos La mecánica de sólidos es el estudio de cuerpos formados por partículas que se imponen restricciones de movimiento las unas a las otras. Comprende dos tipos de problemas muy diferentes: La mecánica de cuerpos rígidos, que permite calcular en primera aproximación las velocidades y aceleraciones de un agregado de partículas, y es aplicable en primera aproximación también a sólidos deformables. De ello se derivan la dinámica y la estática. La mecánica de cuerpos deformables, que permite calcular velocidades relativas y cambios de forma, del agregado formado por todas las partículas. En ella se menciona la mecánica de materiales. Mecánica de fluidos (Incompresibles y compresibles) La mecánica de fluidos es la rama de la física comprendida dentro de la mecánica de medios continuos que estudia el movimiento de los fluidos (fundamentalmente líquidos y gases), así como las fuerzas que lo provocan. La característica fundamental que define a los fluidos es su incapacidad para resistir esfuerzos cortantes (lo que provoca que carezcan de forma definida). También estudia las
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    interacciones entre elfluido y el contorno que lo limita. De estas se derivan la Hidrostática, Hidrodinámica y la Térmica. ¿Qué es un fluido? Es una sustancia que se deforma cuantitativamente cuando se aplica un esfuerzo tangencial por mas pequeño que sea. ¿Qué es un fluido compresible? Los flujos compresibles son flujos de gases en los que la densidad cambia significativamente entre los puntos de la línea de corriente. No todos los flujos de gases se consideran compresibles ni todos los flujos compresibles son flujos de gas. • Toma la forma del recipiente • Forma un limite • No escapa ¿Qué es un fluido incompresible? La incompresibilidad es una aproximación y se dice que el flujo es incompresible si la densidad permanece aproximadamente constante a lo largo de todo el flujo. En esencia, las densidades de los líquidos son constantes y así el de ellos es
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    típicamente incompresible. • Sise abre el recipiente el gas escapa. Los líquidos (Aceite, agua, gasolina, alcohol) se consideran incompresibles excepto a presiones y/o temperaturas muy altas. Los gases y vapores (aire, oxigeno, nitrógeno, helio) se consideran compresibles. Un gas esta sobre su punto de condensación mientras que un vapor es solo cercano a su punto de condensación. 1.2 Sistemas de Unidades Existen 3 básicamente tres tipos de sistemas de unidades, que son: el SI (Sistema Internacional), el inglés, el Técnico (europeo e inglés), el C.G.S y el M.K.S. El Sistema Internacional de Unidades se basa en la selección de siete unidades base bien definidas las cuales se consideran dimensionalmente independientes: el metro, el kilogramo, el segundo, el ampere, el kelvin, el mol y la candela. El Sistema Ingles se basa en el pie, la libra y el segundo. El C.G.S se basa en el centímetro, el gramo y el segundo El M.K.S es muy parecido al SI y tiene como base al metro, kilogramo y el segundo.
  • 5.
    1.3 Clasificación defluidos Los fluidos se clasifican de acuerdo a su deformación ante un esfuerzo cortante. A) Newtonianos Un fluido newtoniano es un fluido cuya viscosidad puede considerarse constante en el tiempo. Los fluidos newtonianos son uno de los fluidos más sencillos de describir. La curva que muestra la relación entre el esfuerzo o cizalla contra su velocidad de deformación es lineal. El mejor ejemplo de este tipo de fluidos es el agua en contraposición al pegamento, los geles y sangre que son ejemplos de fluido no newtoniano. B) No Newtonianos Un fluido no newtoniano es aquel fluido cuya viscosidad varía con el tiempo y la tensión cortante que se le aplica. Como resultado, un fluido no newtoniano no tiene un valor de viscosidad definido y constante, a diferencia de un fluido newtoniano. Como, por ejemplo; Kétchup, mayonesa, pasta de dientes. Fluido Dilatante y Fluidos pseudoplasticos Son suspensiones en las que se produce un aumento de la viscosidad con la velocidad de deformación, es decir, un aumento del esfuerzo cortante con dicha velocidad. Estos fluidos son mucho menos comunes que los pseudoplasticos, no tienen una tensión inicial y tienen una viscosidad aparentemente baja.
  • 6.
    Fluido Ideal Un fluidoideal no tiene rozamiento y es incompresible. El gas perfecto en cambio, tiene viscosidad y, por lo tanto, puede desarrollar tensiones cortantes, y, además, es compresible de acuerdo con la ecuación de la ley de los gases perfectos. Por lo anterior este fluido no existe. 1.4 Propiedades de los Fluidos Son aquellas que describen el comportamiento de un fluido y que en ocasiones lo pueden identificar. Densidad Es la cantidad de masa en la cantidad de volumen. Densidad relativa La densidad relativa es una comparación de la densidad de una sustancia con la densidad de otra que se toma como referencia. Volumen especifico El volumen específico es el volumen ocupado por unidad de masa de un material.
  • 7.
    Peso especifico Se llamapeso específico a la relación entre el peso de una sustancia y su volumen. Gravedad especifica Es la relación entre el peso especifico de una sustancia sobre el peso específico del líquido de referencia. Viscosidad La viscosidad de un fluido es una medida de su resistencia a las deformaciones graduales producidas por tensiones cortantes o tensiones de tracción. Viscosidad absoluta/Dinámica Se manifiesta en líquidos y en gases en movimiento. Es la relación entre el esfuerzo cortante y el gradiente de velocidad. Viscosidad Cinemática Se representa por V. Para calcular, basta con dividir la viscosidad dinámica sobre la densidad del fluido. Presión Es la magnitud escalar que relaciona la fuerza con la superficie sobre la cual actúa.
  • 8.
    Temperatura Sistema Internacional. Ordinaria: °C Temperatura°C = Temperatura en °K – 273. Absoluta: °K Temperatura °K = Tc + 273 Sistema Ingles. Ordinaria °F Temperatura °F = Temperatura °Rankie – 460 Absoluta °R Temperatura °R = Temperatura °F + 460 Compresibilidad Se refiere al cambio de volumen de una sustancia que está sujeta a un cambio de presión que se ejerce sobre ella. Para medir este fenómeno se utiliza una cantidad llamada modulo volumétrico de elasticidad. Velocidad acústica en fluidos incompresibles
  • 9.
    Bibliografía Xavier Olivier Olivella,Carlos Agelet de Saracibar Bosch. Mecánica de medios continuos para ingenieros. Ediciones UPC (2000). Ignacio Romero Olleros. Mecánica de sólidos. Mecánica de sólidos. Universidad Politécnica de Madrid (2016). Agustín Martin Domingo. Apuntes de Mecánica de Fluidos. Copyright (2011).
  • 10.
    Bibliografía Xavier Olivier Olivella,Carlos Agelet de Saracibar Bosch. Mecánica de medios continuos para ingenieros. Ediciones UPC (2000). Ignacio Romero Olleros. Mecánica de sólidos. Mecánica de sólidos. Universidad Politécnica de Madrid (2016). Agustín Martin Domingo. Apuntes de Mecánica de Fluidos. Copyright (2011).