Mecanica de fluidos tema 1

Prof. Deivis Medina
Universidad Nacional Experimental
Francisco de Miranda
Área de Tecnología
Programa de Ingeniería Civil
Dpto. de Hidráulica
Santa Ana de Coro, Enero 2020
Tema N° 1. propiedades y estática de los fluidos

Tema N°1
TEMA 1. PROPIEDADES Y ESTÁTICA DE LOS FLUIDOS
 Definición de fluidos
 Propiedades físicas de los fluidos:
 Sistema de unidades
 Estática de los fluidos;
 Estabilidad de presas

Tema 1
Introducción
La mecánica de los fluidos es una ciencia que forma la base de toda
ciencia, esta se ramifica en varias especialidades tales como la
aerodinámica, hidráulica, ingeniería naval, dinámica de gases y
procesos de flujo.
la mecánica de los fluidos estudia las leyes del movimiento y su
proceso de interacción con los cuerpos sólidos.
puede subdividirse en:
 Estática de los fluidos (hidrostática): estudia los fluidos en su
estado de equilibrio.
• Dinámica de los fluidos: estudia los fluidos en sus diferentes
estados de movimiento

Tema 1
¿Que es un fluido?
Es una sustancia deformarse
Esfuerzo cortante

Tema 1.
características de los fluidos
La características fundamental de los fluidos es la fluidez, un fluido cambia de forma de
manera continua cuando está sometido a un esfuerzo cortante, por muy pequeño que sea
este, es decir, un fluido no es capaz de soportante un esfuerzo cortante sin moverse
durante ningún intervalo de tiempo. Unos líquidos se moverán más lentamente que otros,
la medida de la facilidad con la que se mueven vendrá dada por la viscosidad, relacionada
con la acción de fuerzas de rozamiento. Por el contrario en un sólido se produce un
cambio fijo para cada valor de fuerza cortante aplicada.
solidos. Fluidos.

Tema 1
Tipos de fluidos
Incompresibles
Compresibles
tienen un volumen
constante que no puede
modificarse
apreciablemente por
compresión.
Adoptan la forma del
recipiente que los
contiene.
Los segundos no tienen un volumen
propio, sino que ocupan el del
recipiente que los contiene, porque
a diferencia de los líquidos, sí
pueden ser comprimidos.
• todos los
gases
• Todos los
líquidos

Tema 1
Clasificación de los fluidos
. Un fluido no newtoniano es
aquel cuya viscosidad varia con
el gradiente del esfuerzo
aplicado, es decir se deforma en
la dirección de la fuerza
aplicada. Como resultado este
tipo de fluidos no tiene un valor
de viscosidad definido y
constante
Su viscosidad permanece
constante, sin importar cuán
rápido se vean forzados a fluir a
través de una tubería o canal.
Ejemplo el agua y el petróleo.
Newtonianos
No Newtonianos

Tema 1
Clasificación de los fluidos
Algunos Ejemplos de fluidos no newtonianos
pseudoplastico Esfuerzo umbral
Salsa de tomate
Helado
La viscosidad de un fluido no newtoniano cambiará debido a la agitación o la presión—
conocida técnicamente como tensión cortante.

Tema 1
Propiedades de los fluidos
Densidad (ρ): se define como la masa por unidad de volumen, sus unidades en el
sistema internacional es (kg/m3). Para un fluido homogéneo, densidad no varía de un
punto a otro y puede definirse simplemente mediante la siguiente expresión:
𝜌 =
𝑚
v
Donde:
m: es la masa
v: volumen
Peso específico (γ): se define como el peso por unidad de volumen. Sus unidades en el
sistema internacional es (N/m3). Para un fluido homogéneo, puede definirse simplemente
mediante la siguiente expresión:
𝛄 =
𝑚𝑔
V
= 𝜌𝑔

Tema 1
Propiedades de los fluidos
 Densidad relativa
 Viscosidad cinemática
 Módulo de elasticidad
 Tensión superficial
 Presión de vapor
 Presión
 Ley de viscosidad de newton.
Investigar:

Tema 1
Sistemas de unidades
SISTEMA DE UNIDADES
MAGNITUD S. INTERNACIONAL S. TECNICO S. INGLES
longitud M m pie
tiempo s s s
Masa kg utm Slug (lb/g)
velocidad m/s m/s Pie/s
fuerza Kg*m/s2= N (Newton) UTM*m/s2= kgF Slug*pie/s2=lbf
Área m2 m2 pie2
Presión N/m2=Pa (Pascal) Kgf/m2 Lbf/pie2
Volumen m3 m3 pie3
densidad Kg/m3 UTM/m3 Slug/pie3
Trabajo-energía N*m=J (Joule) Kgf*m Lbf*pie
potencia Joule/s= Watt Kgf*m/s Lbf*pie/s
Peso especifico N/m3 Kgf/m3 Lbf/pie3
Sistema de unidades usadas:
•Sistema técnico (S.T)
•Sistema internacional de unidades (S.I)
•Sistema ingles

Tema 1
Problemas de conversión de
unidades
Estrategia: identificar en la tabla de conversión el factor correspondiente a las unidades
requeridas de acuerdo a su magnitud y al sistema en el cual se encuentra.
Ejemplo N° 1: Una persona pesa 165 lb, determinar la masa de la persona en slug. y en kg
Ejemplo N° 2: En una determinada población se diseñará una red de distribución de agua,
de acuerdo con los estudios de dotación y demanda realizados el caudal máximo horario
(QMH) es de 0,0066 m3/s a que corresponde este gasto en lts/s?
Ejemplo N° 3 : un rio aporta a un embalse un caudal Q=133.350 gal/min. ¿A que
corresponde este caudal en m3/s?

Tema 1
Problemas de conversión de
unidades
Ejemplo N° 4: Un manómetro analógico tipo Bourdon registra una presion de 5,66 bar a
que equivale esta lectura en mmHg?
Ejemplo N° 5 : A cuantos pascales equivalen 100 KN/m2?
Ejemplo N° 6 : Una bomba de agua tiene un caudal de 100 lts/seg, a cuantos galones
(gpm) por minuto equivale esta lectura?

Tema 1.
Estática de los fluidos

Tema 1.
DEFINICION
TIPOS
CARACTERISTICAS
PROPIEDADES
ECU. FUNDAMENTAL
RELACION-PRESION
ELEVACION
PARADOJA DE
PASCAL
HIDROSTATICA

Tema 1.
QUE ES PRESIÓN?
AREA O SUPERFICIE (M2)
Masa 1TON
X Gravedad FUERZA
PRESION
AREA
𝑃 =
𝐹
𝐴

Tema 1.
TIPOS DE PRESIÓN
Pabs = Patm + Pman
Presion absoluta
Presion atmosférica
Presion manométrica
Es la presion que ejerce la
atmosfera sobre la
superficie de la tierra
(presion en el ambiente).
101,3 Kpa, 1 atm
Es la presion puntual de un
sistema, y se encuentra por
encima de la presion
atmosférica.

Tema 1.
Presion manométrica
Presion atmosférica
Presion absoluta
Cero absoluto
Presion atmosférica estándar

Tema 1.
Presion atmosférica = 1atm, 1,013 x 105Pa
Lecho marino
Superficie del mar
Profundidad= 100 mts
Densidad del agua
de mar=1025 kg/m3
Presion absoluta ejercida = 11,1 x 105
Pa

Tema 1.
CARACTERISTICAS DE PRESIÓN
 UN VACIO PERFECTO ES LA PRESION MAS BAJA POSIBLE (CERO ABSOLUTO).
 UNA PRESION MANOMETRICA SUPERIOR A LA PRESION ATMOSFERICA
SIEMPRE ES POSITIVA.
 UNA PRESION MANOMETRICA MENOR A LA ATMOSFERICA ES NEGATIVA.
 LA MAGNITUD DE LA PRESION ATMOSFERICA VARIA CON LA UBICACIÓN Y
CONDICIONES AMBIENTALES.

Tema 1.
UNIDADES DE PRESIÓN
P =
F
A
=
N
M2 =Pa
 Sistema internacional
Pa (pascal), Bar, Atm, mmHg, mtsH2O
 Sistema MKS
dina/m2, Kp/m2
 Sistema ingles
in Hg, Psi, Psia, Ft H2O

Tema 1.
PROPIEDADES DE LA PRESIÓN
𝑷𝟏 = 𝑷𝟐 = 𝑷𝟑
1era PROPIEDAD
𝑥
𝑧
𝑦
𝑃2
𝑃3
𝑃1
La presion ejercida
en un punto en
cualquier dirección
siempre será la
misma.

Tema 1.
2da PROPIEDAD
La presion en un
plano horizontal
siempre será la
misma .
𝑃1
𝜕𝐴1
𝜕𝐴2
𝑃2
𝑃1 𝑃2
𝑷𝟏 = 𝑷𝟐

Tema 1.
3era PROPIEDAD
En un fluido en reposo la fuerza de contacto que se ejerce en el
interior de un fluido, una parte del fluido sobre otra es contigua
el mismo tiene la dirección normal a la de la superficie de
contacto, esto ocurre cuando tenemos dos fluidos no misibles,
esos dos fluidos que están unidos la presion va en dirección
normal a la superficie de contacto.

Tema 1.
4era PROPIEDAD
Negativo
positivo

Tema 1.
RELACION ENTRE LA PRESION Y LA ELEVACION
𝑷 = 𝜸 ∗ 𝒉
𝑷 = 𝝆 ∗ 𝒈 ∗ 𝒉

Tema 1.
ECUACION FUNDAMENTAL DE LA HIDROSTATICA
CONSTANTE HIDROSTATICA
INFLUENCIA DE LA ELEVACION
DONDE:
P= Presion
Z= Elevación
g= constante gravitatoria
𝜌= densidad del fluido

Tema 1.
La Ecu, solo es valida para un fluido homogéneo en reposo.
 La presion ejercida sobre el mismo plano horizontal siempre
será la misma.
El cambio en la presion es directamente proporcional al peso
especifico del fluido.
La presion varia linealmente con el cambio de elevación o
profundidad.

Tema 1.
PARADOJA DE PASCAL
PRESION
La presion ejercida por un fluido sobre una
superficie horizontal en distintos recipientes
siempre será la misma sin importar la forma
del mismo o la inclinación, siempre y cuando
este tenga el mismo peso especifico.
H
PA=PB=PC=PD

Tema 1.
Instrumento de medición de
presión
(manometría)

Tema 1.
Tema 1.
Instrumentos de
medición
Tipos de
manómetro
Ecuación de un
manómetro
PIEZOMETROS Y
MANOMETROS
Instrumento de medición

Tema 1.
Tema 1.
Instrumento de medición

Tema 1.
Tema 1.
Tipos de manómetros
Tubo piezometrico
Manómetro
diferencial

Tema 1.
Tema 1.
Manómetro inclinado
Manómetro tipo
Bourdon

Tema 1.
Tema 1.
Transductores de
presión

Tema 1.
Tema 1.
Ecuación de un manómetro
Como escribir la ecuación de un manómetro?
1,- Comience a partir de un extremo al manómetro y exprese
la presión en forma simbólica ( por ejemplo PA se refiere a la
presion en el punto A). Para los manómetros en forma de U
comenzar por un punto de presion conocida.
2,- Partiendo de la ecuación fundamental sume los términos
que representen los cambios de presion , ∆𝒑 = 𝜸 ∗ 𝒉.
Desde el punto inicial incluyendo cada columna de cada
liquido manométrico.

Tema 1.
Tema 1.
-
+
3,- Cuando el movimiento de un punto de presion es hacia abajo, la presion
se incrementara y se suma el valor , ∆𝒑. A la inversa, cuando el
movimiento es hacia arriba la presion va a disminuir por tanto se resta
∆𝒑.

Tema 1.
Tema 1.
4,- Se multiplica el peso especifico de cada fluido por la altura del mismo y
se suman algebraicamente para obtener la presion deseada o en su
defecto la variación de presion.
𝑃𝐴 − (𝛾𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 𝑔𝑟𝑖𝑠 ∗ ℎ1) − (𝛾𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 𝑎𝑚𝑎𝑟𝑖𝑙𝑙𝑜 ∗ ℎ2) + (𝛾𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 𝑎𝑧𝑢𝑙 ∗ ℎ3) = 𝑃𝐵
Otro extremo
del manómetro

Tema 1.
Tema 1.
EJERCICIOS DE MANOMETRIA

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