MECÁNICA DE FLUIDOS

Instructor:
Francisco Javier
Hernández
Villaverde
Tec. Electrónica Médica Y equipo de
Laboratorio

Tec. “A”
en Equipo
Médico
Tec. Esp.
En
Equipos
de Esp.
Tec. Esp.
En Mec.
de
Fluidos
Tec. Esp.
En
Equipo
de Lab.
Tec. Esp.
en Elec.
Médica
Tec.
Mec. De
Fluidos y
Esp.
Tec.
Equipos
de Rx
Tec. Elec.
Med. Y
Lab.
Tec. “B”
en Equipo
Médico

SE RECOMIENDA USO DE BITÁCORA

• Juego de pinzas de
electrónico
• Juego de pinzas de
electricista
• Juego de desarmadores
grandes
• Juego de desarmadores
perilleros
• Juego de llaves Allen
• Juego de pericos
• Laves Stilson
• Pinzas de presión
• Juego de dados
• Juegos de llaves españolas
• Cautín de estación
• Multímetro y sensor de
temperatura
• Martillos
• Juego de lupas
• Llave de barril
• Tarraja y machuelo
• Vernier
• Manómetros
• Extractor de soldadura
• Caja de herramientas
• Simuladores
• Lubricantes
• EPP

Parte de la física que se ocupa de la acción de los fluidos
en reposo o en movimiento, así como de las aplicaciones
y mecanismos de ingeniería que utilizan fluidos. Se
subdivide en dos campos principales: la estática de
fluidos, o hidrostática, que se ocupa de los fluidos en
reposo, y la dinámica de fluidos, que trata de los fluidos
en movimiento.
MECÁNICA DE FLUIDOS,

Un fluido es una sustancia que se deforma
continuamente con la aplicación de una fuerza
y debido a su poca cohesión intermolecular
carece de forma propia.

Nivel
Caudal
Temperatura

• CAUDAL O FLUJO
• NIVEL
• PRESIÓN
• TEMPERATURA
UNIDADES DE
MEDICIÓN

“Es la cantidad de fluido que pasa por determinado
elemento en la unidad de tiempo”
CAUDAL O FLUJO
Q
A V

Normalmente se identifica con el
flujo volumétrico o volumen que
pasa por un área dada en la unidad
de tiempo. Menos frecuentemente
se identifica con el flujo másico o
masa que pasa por un área dada
en la unidad de tiempo.
¿Cuáles son sus unidades de
medida?
Sistema MKS: m3/s (LPM)
CAUDAL O FLUJO

CAUDAL O FLUJO
¿Como calculamos la duración de un tanque
de oxígeno de 2500 libras/pulg2 ante una
salida constante de flujo de 5 lts/min?

NIVEL
 Al igual que en la medición de
muchas otras variables físicas, la
medición de nivel puede
obtenerse en forma directa o
indirecta. En el primer caso se
aprovecha directamente la
variación del nivel para hacer la
medición, este es el caso de los
flotadores, de los sensores
basado en electrodos, etc. En el
segundo caso se detecta la
diferencia de altura en forma
indirecta, como lo son por
ejemplo los sensores sónicos.

Presión, en mecánica, fuerza por unidad de superficie que
ejerce un líquido o un gas perpendicularmente a dicha
superficie. La presión suele medirse en atmósferas (atm); en
el Sistema Internacional de unidades (SI), la presión se
expresa en newtons por metro cuadrado; un newton por
metro cuadrado es un pascal (Pa). La atmósfera se define
como 101.325 Pa, y equivale a 760 mm de mercurio.
La presión se define como fuerza entre superficie (área)
P: F/A
La presión es mayor a medida que el área es más pequeña,
aunque la fuerza que se aplique sea la misma, es decir, la
presión es inversamente proporcional a la magnitud del área
y directamente proporcional a la magnitud de la fuerza.
PRESIÓN

¿Cuáles son sus unidades de
medida?
En el sistema internacional
se mide en Pascales (Pa),
también conocidos como [N/m2].
Esto puede hacerse
equivalente a unidades del
Sistema Internacional MKS
:[Kg/m2].
PRESIÓN

PRESIÓN ABSOLUTA
 Es la presión de un fluido medido
con referencia al vacío perfecto o
cero absoluto. La presión absoluta
es cero únicamente cuando no
existe choque entre las moléculas
lo que indica que la proporción de
moléculas en estado gaseoso o la
velocidad molecular es muy
pequeña. Este término se creó
debido a que la presión atmosférica
varía con la altitud y muchas veces
los diseños se hacen en otros
países a diferentes altitudes sobre
el nivel del mar por lo que un
término absoluto unifica criterios.

PRESIÓN ATMOSFERICA
 El hecho de estar rodeados por una masa gaseosa (aire),
y al tener este aire un peso actuando sobre la tierra, quiere
decir que estamos sometidos a una presión (atmosférica), la
presión ejercida por la atmósfera de la tierra, tal como se
mide normalmente por medio del barómetro (presión
barométrica). Al nivel del mar o a las alturas próximas a este,
el valor de la presión es cercano a 14.7 lb/plg2 (760 mmHg--
10m.c.a.), disminuyendo estos valores con la altitud .

PRESIÓN MANOMETRICA
 Son normalmente las presiones superiores a la
atmosférica, que se mide por medio de un elemento que
registra la diferencia entre la presión que es desconocida y la
presión atmosférica que existe, si el valor absoluto de la
presión es constante y la presión atmosférica aumenta, la
presión manométrica disminuye; esta diferencia generalmente
es pequeña mientras que en las mediciones de presiones
superiores, dicha diferencia es insignificante. Es evidente que
el valor absoluto de la presión puede obtenerse adicionando el
valor real de la presión atmosférica a la lectura del manómetro.
La presión puede obtenerse adicionando el valor real de la
presión atmosférica a la lectura del manómetro.
Presión Absoluta = Presión Manométrica + Presión
Atmosférica.

VACIO O PRESIÓN NEGATIVA
 Se refiere a presiones manométricas menores que la
atmosférica, que normalmente se miden, mediante los mismos
tipos de elementos con que se miden las presiones superiores
a la atmosférica, es decir, por diferencia entre el valor
desconocido y la presión atmosférica existente. Los valores
que corresponden al vacío aumentan al acercarse al cero
absoluto y por lo general se expresa a modo de centímetros
de mercurio (cmHg), metros de agua, etc.
 De la misma manera que para las presiones
manométricas, las variaciones de la presión atmosférica tienen
solo un efecto pequeño en las lecturas del indicador de vacío.

TEMPERATURA
¿Cómo se define Temperatura?
“Magnitud física que expresa el grado o nivel de
calor de los cuerpos o del ambiente. Su unidad en
el Sistema Internacional es el grado kelvin (ºK). “
Otras escalas:
• Celsius.
• Fahrenheit (países anglosajones).

CONVERSIONES
De Escala Fahrenheit a Escala Kelvin:
• De Escala Kelvin a Escala Fahrenheit:
• De escala Celsius a Escala Kelvin:
• De escala Kelvin a Escala Celsius:

EFECTOS PRODUCIDOS POR LA
TEMPERATURA
Diferentes efectos producidos por la temperatura:
 Aumento de las dimensiones (Dilatación).
 Aumento de presión a volumen constante.
 Cambio de fem. (fuerza electromotriz) inducida.
 Aumento de la resistencia.
 Aumento en radiación superficial.
 Cambio de temperatura.
 Cambio de estado sólido a líquido.
 Cambio de color.

FÍSICA DE FLUIDOS
• HIDRONEUMÁTICA
• TERMODINÁMICA
• ESTÁTICA
• DINÁMICA

ESTÁTICA
Sea un cuerpo de volumen V
limitado por la superficie S,
sumergido en un fluido en
reposo cuya densidad es d.
Principio de Arquímedes
La fuerza que el
fluido ejerce sobre
el cuerpo,
denominada
empuje, el empuje
es igual en
modulo pero de
signo opuesto al
peso del fluido
desplazado.

Principio de
Arquímedes
ESTÁTICA

PRESIÓN EN FLUIDO ESTÁTICO
La presión ejercida en un fluido estático depende solamente de la
profundidad del fluido, la densidad del fluido y la aceleración de la
gravedad.
La presión en un fluido estático, aparece por el peso del fluido, y es
dada por la expresión:
Pfl. estático = ρgh en donde
La presión ejercida por el peso de una columna de líquido de área A
y altura h es
ρ = m/V = densidad de fluido
g = aceleración de la gravedad
h = profundidad del fluido

Debido a la facilidad de visualizar una altura de columna de un
líquido conocido, se ha convertido en práctica común el establecer
todo tipo de presiones en unidades de altura de columna, como
mmHg, cmH2O, etc. Las presiones medidas por los manómetros se
dan a menudo, en términos de altura de columna de un líquido.
Podemos comprobar que la presión hidrostática aumenta al
descender dentro de un líquido viendo que la velocidad con la que
sale el líquido es mayor cuanto más abajo esté el agujero efectuado
en la pared lateral del recipiente.
La presión sobre las paredes aumenta hacia abajo y por tanto
también lo hace la fuerza sobre las mismas. Si perforamos agujeros a
distintas profundidades, la velocidad de salida se hace mayor al
aumentar la profundidad.

Principio de pascal:
La presión aplicada a un fluido contenido en un
recipiente se transmite íntegramente a toda porción
de dicho fluido y a las paredes del recipiente que lo
contiene, siempre que se
puedan despreciar las
diferencias de presión
debidas al peso del fluido.
Este principio tiene
aplicaciones muy
importantes en hidráulica.
ESTÁTICA

Ley de Boyle Mariot
El volumen del gas
contenido en un
recipiente se reduce si
se aumenta la presión.
Esta propiedad que
presentan los gases de
poder ser comprimidos
se conoce
como compresibilidad
ESTÁTICA

Si se dispone de un cilindro con un
émbolo móvil que puede modificar el
volumen de aquél y se introduce un
gas en su interior, el volumen
ocupado por el gas variará con la
presión del émbolo de tal modo que
su producto se mantiene constante si
la temperatura es constante:
“A temperatura constante, la presión
de una masa dada de gas es
inversamente proporcional a su
volumen”
Ley de Boyle Mariot
ESTÁTICA

• Al aumentar la temperatura aumenta
el volumen ocupado (a presión
constante).
• Al aumentar la temperatura, si se
mantiene fijo el volumen, la presión
aumenta.
• Al reducir el volumen, manteniendo la
temperatura invariable, aumenta la
presión.
P=T/V
Ley de Boyle Mariot
ESTÁTICA

Teorema de Torricelli
DINÁMICA

Teorema de Continuidad
La velocidad de entrada por la superficie de entrada
Es igual a la velocidad de salida ´por la superficie de
salida Ve x Se = Vs x Ss
DINÁMICA

Ecuación de Bernoulli
DINÁMICA

Ecuación de Bernoulli
DINÁMICA
La misma
cantidad de
fluido que entra
es la misma
cantidad de
fluido que sale
solo que con
diferente
velocidad y
presión
dependiendo de
la inclinación el
diámetro del
ducto

Efecto Venturi :
El efecto Venturi se explica por el Principio de Bernoulli y el
principio de continuidad de masa. Si el caudal de un fluido es
constante pero la sección disminuye, necesariamente la
velocidad aumenta. Por el teorema de conservación de la
energía si la energía cinética aumenta, la energía determinada
por el valor de la presión disminuye forzosamente.
DINÁMICA

TERMODINÁMICA
• ¿Qué es Temperatura?
• ¿Qué es Calor?
• ¿Qué es Expansión?
Es una magnitud referida a las nociones comunes de
caliente, tibio o frío que puede ser medida con un
termómetro
Es el proceso de transferencia de energía
térmica entre diferentes cuerpos o diferentes zonas
de un mismo cuerpo que se encuentran a distintas
temperaturas.
Es el efecto de extenderse o dilatarse (esparcir,
desparramar, desenvolver, desplegar, dar mayor
amplitud o hacer que algo ocupe más espacio)

La energía puede ser transferida por diferentes mecanismos
de transferencia, estos son la radiación, la conducción y
la convección, aunque en la mayoría de los procesos reales
todos se encuentran presentes en mayor o menor grado.
TERMODINÁMICA

La Radiación térmica sucede cuando un cuerpo
está más caliente que su entorno, pierde calor hasta
que su temperatura se equilibra con la de dicho
entorno.
TERMODINÁMICA

TERMODINÁMICA
La conducción de calor es un mecanismo de transferencia
de energía calorífica entre dos sistemas basado en el
contacto directo de sus partículas sin flujo neto de materia y
que tiende a igualar la temperatura dentro de un cuerpo o
entre diferentes cuerpos en contacto por medio de
transferencia de energía cinética de las partículas.

TERMODINÁMICA
• La convección se produce únicamente por medio de
materiales fluidos (líquido o gas) transporta el calor entre
zonas con diferentes temperaturas.

TERMODINÁMICA
EQUILIBRIO TÉRMICO.
Consideremos entonces dos sistemas en contacto térmico,
dispuestos de tal forma que no puedan mezclarse o
reaccionar químicamente. Consideremos además que estos
sistemas están colocados en el interior de un recinto donde no
es posible que intercambien calor con el exterior ni existan
acciones desde el exterior capaces de ejercer trabajo sobre
ellos. La experiencia indica que al cabo de un tiempo estos
sistemas alcanzan un estado de equilibrio termodinámico que se
denominará estado de equilibrio térmico recíproco o simplemente
de equilibrio térmico.

TERMODINÁMICA
¿Qué es la
dilatación térmica?
Se
denomina dilatación
térmica al aumento
de longitud, volume
n o alguna otra
dimensión métrica
que sufre un cuerpo
físico debido
al aumento
de temperatura que
se provoca en él por
cualquier medio.
Invierno Verano

TERMODINÁMICA
En aumentar la temperatura, el volumen del gas aumenta si la
presión se mantiene constante
• Si el volumen de una cierta cantidad de gas a presión
moderada se mantiene constante, el cociente
entre presión y temperatura (Kelvin) permanece constante:
𝑷
𝑻
= 𝒄𝒐𝒏𝒔𝒕𝒂𝒏𝒕𝒆 (𝒌)
donde:
• P es la presión
• T es la temperatura absoluta (es decir, medida en Kelvin)
Ley de Gay-Lussac
“A presión constante, el volumen de un gas aumenta en
proporción a la temperatura“,

TERMODINÁMICA
Relaciona el volumen y la temperatura de una cierta cantidad
de gas ideal, mantenido a una presión constante, mediante
una constante de proporcionalidad directa.
donde:
• V es el volumen.
• T es la temperatura absoluta (es decir, medida
en Kelvin).
• k es la constante de proporcionalidad.
𝑽
𝑻
= 𝒌
Ley de Charles
“A presión constante, una masa de gas dada aumenta
en volumen a razón de 1/273 de su volumen por cada
grado Celsius de aumento de temperatura”.

TERMODINÁMICA
• La ley combinada de los gases o ley general de los gases es
una ley que resulta combinando la ley de Boyle, la ley de
Charles y la ley de Gay-Lussac. La interdependencia de estas
variables se muestra en la ley de los gases combinados, que
establece claramente que:
++
=
Ley
General
De los
gases

TERMODINÁMICA
La relación entre el producto presión-volumen y la temperatura
de un sistema permanece constante.
• Esto matemáticamente puede formularse como:
donde:
P es la presión
V es el volumen
T es la temperatura absoluta (en kelvins)
K es una constante (con unidades de energía dividido por la
temperatura) que dependerá de la cantidad de gas
considerado.
Ley general de los gases

TERMODINÁMICA
Primera ley de la termodinámica.
También conocida como principio de conservación de la
energía para la termodinámica , establece que si se realiza
trabajo sobre un sistema o bien éste intercambia calor con otro,
la energía interna del sistema cambiará.
"La energía ni se crea ni se destruye, sólo se transforma".

TERMODINÁMICA
Primera ley de la termodinámica.
La ecuación general de la conservación de la
energía es la siguiente:
𝑬 𝒆𝒏𝒕𝒓𝒂 − 𝑬 𝒔𝒂𝒍𝒆 = ∆𝑬 𝒔𝒊𝒔𝒕𝒆𝒎𝒂
Que aplicada a la termodinámica teniendo en cuenta el criterio
de signos termodinámico, queda de la forma:
∆𝑼 = 𝑸 − 𝑾
Donde U es la energía interna del sistema (aislado), Q es la
cantidad de calor aportado al sistema y W es el trabajo
realizado por el sistema.

TERMODINÁMICA
Segunda ley de la termodinámica.
Esta ley marca la dirección en la que deben llevarse a cabo
los procesos termodinámicos y, por lo tanto, la imposibilidad
de que ocurran en el sentido contrario.
(por ejemplo, que una mancha
de tinta dispersada en el agua
pueda volver a concentrarse
en un pequeño volumen).
También establece, en algunos
casos, la imposibilidad de
convertir completamente toda
la energía de un tipo en otro
sin pérdidas.

TERMODINÁMICA
Segunda ley de la termodinámica.
Esta ley apoya todo su contenido aceptando la existencia de
una magnitud física llamada entropía, de tal manera que,
para un sistema aislado (que no intercambia materia ni
energía con su entorno), la variación de la entropía siempre
debe ser mayor que cero.

TERMODINÁMICA
Tercera ley de la termodinámica.
La entropía de una sustancia pura y cristalina en el cero
absoluto es nula. Por consiguiente, la tercera ley provee de
un punto de referencia absoluto para la determinación de la
entropía. La entropía relativa a este punto es la entropía
absoluta

TERMODINÁMICA
Tercera ley de la termodinámica.
Afirma que no se puede alcanzar el cero absoluto en un
número finito de etapas. Sucintamente, puede definirse como:
Al llegar al cero absoluto, 0 K, cualquier proceso de
un sistema físico se detiene. al llegar al cero absoluto
la entropía alcanza un valor mínimo y constante

• Frecuencia cardiaca
• Frecuencia respiratoria
• Presión arterial
• Temperatura
• Peso
• Talla

RELACIÓN ENTRE LOS SISTEMAS DEL
CUERPO HUMANO Y EL EXTERIOR
Los sistemas son los intercambiadores entre la sangre y
el medio externo, recibiendo requerimientos y sacando
los desechos con la finalidad de restablecer condiciones
optimas de operación.

EJEMPLO DE INTERCAMBIO ENTRE EL SISTEMA
RESPIRATORIO Y LA CÉLULA

ARTERIAS Y VENAS
Las arterias:
función general es
repartir la sangre a
los tejidos.
Las Venas: se lleva
a cabo el regreso de
la sangre hacia el
corazón.

CICLO CARDIACO
• Diástole
• Sístole auricular
• Sístole ventricular

SISTEMA VALVULAR
• Válvula Mitral (comunica a la AI con el VI)
• Válvula Pulmonar (comunica al VD con los pulmones)
• Válvula Aórtica (comunica al VI por la aorta con el resto del cuerpo)
• Válvula Tricúspide (comunica a la AD con el VD)

ESTRUCTURA INTERNA DEL CORAZÓN

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