FUNDAMENTOS DE FLUIDOS

1. TECNOLOGIA DE FLUIDOS Y
CALOR
SEMANA 1:
PROPIEDADES FUNDAMENTALES
DE LOS FLUIDOS
ELECRONICA Y AUTOMATIZACION INDUSTRIAL / 2C5

2. Capacidad Terminal
Diferenciar e identificar las propiedades de los fluidos
compresibles e incompresibles.

3. Contenido
● Sistema internacional de unidades (SI)
● Peso y masa.
● Temperatura.
● Definición de presión.
● Compresibilidad.
● Densidad, peso especifico y gravedad especifica.
● Viscosidad de los fluidos.

4. Motivación
https://www.youtube.com/watch?v=TCFC
QVpIujQ

5. OBJETIVOS
 Distinguir entre un gas y un líquido.
 Definir presión.
 Identificar las unidades empleadas para nombrar las cantidades básicas
de tiempo, longitud, fuerza, masa y temperatura en sistemas de
medición con unidades del SI.
 Definir la relación entre fuerza y masa.
 Definir densidad, peso específico y o gravedad específica, así como
entender las relaciones que tienen lugar entre estas propiedades
intensivas que a su vez son cantidades escalares.
 Definir tensión superficial.

6. CONCEPTOS BASICOS
PRESION
La presión se define como la cantidad escalar que se obtiene al
dividir la magnitud de una fuerza ejercida en forma perpendicular
sobre alguna superficie entre el área de la misma. Esto puede
establecerse mediante la ecuación:

7. CONCEPTOS BASICOS
LIQUIDOS Y GASES
Los fluidos pueden ser líquidos o gases.
Cuando un líquido se mantiene en un contenedor, tiende a tomar la
forma del recipiente cubriendo la parte inferior y los lados. La
superficie superior, que está en contacto con la atmósfera presente
por encima de ella, mantiene un nivel uniforme. Cuando el
contenedor se inclina, el líquido tiende a derramarse.
Cuando un gas se mantiene bajo presión en un recipiente cerrado,
tiende a expandirse y llenar completamente el contenedor. Si éste se
abre, el gas tiende a expandirse más y a escapar del contenedor

8. CONCEPTOS BASICOS
LIQUIDOS Y GASES
 Los gases son fácilmente compresibles.
 Los líquidos solo son ligeramente compresibles.

9. CONCEPTOS BASICOS
PESO Y MASA
Masa es aquella propiedad del cuerpo de un fluido que representa
una medida de la inercia o de la resistencia del fluido ante un cambio
en su movimiento. También es una medida de la cantidad de fluido.
Peso es la cantidad que pesa el cuerpo de un fluido; es decir, la
fuerza con la que el fluido es atraído hacia la Tierra por efecto de la
gravedad.

10. SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES (SI)

11. SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES (SI)

12. PESO Y MASA
RELACION PESO Y MASA
Donde se utilizará g =9.81 m/s2 en el sistema SI y
g=32.2 ft/s2 en el sistema de uso común en Estados Unidos.

13. TEMPERATURA
La temperatura se indica con mayor frecuencia en °C (grados
Celsius)o °F (grados Fahrenheit). probablemente estamos
familiarizados con los siguientes valores utilizados en la Tierra a nivel
del mar:

14. TEMPERATURA
TEMPERATURA ABSOLUTA
Las escalas de temperatura Celsius y Fahrenheit se definieron de
acuerdo con puntos de referencia arbitrarios, aunque la escala
Celsius tiene puntos de referencia convenientes en relación con las
propiedades del agua. Por otro lado, la temperatura absoluta se ha
definido como el punto cero correspondiente a la condición en que
se detiene todo movimiento molecular. A esto se le llama cero
absoluto.
En el sistema de unidades SI, la unidad estándar de temperatura es
el kelvin, cuyo símbolo estándar es K y la referencia (cero) es el
punto de cero absoluto

15. DEFINICION DE PRESION
LEYES DE PASCAL
 La presión actúa de manera uniforme en todas las direcciones
sobre un volumen pequeño de un fluido.
 En un fluido confinado por fronteras sólidas, la presión actúa en
forma perpendicular a la frontera

16. EJEMPLO 1
En la figura se muestra un contenedor de líquido con un pistón móvil
que soporta una carga. Calcule la magnitud de la presión ejercida
sobre el líquido debajo del pistón si el peso total del pistón y la carga
es de 500 N y el área del pistón mide 2500 mm2

17. COMPRESIBILIDAD
La compresibilidad se refiere al cambio en el volumen (V) de una
sustancia sometida a un cambio en la presión que se ejerce sobre
ella. La cantidad habitual utilizada para medir este fenómeno es El
módulo de elasticidad volumétrica o, simplemente, el módulo
volumétrico, E:

18. COMPRESIBILIDAD

19. EJEMPLO 2
Calcule el cambio en la presión que se debe aplicar al agua para
cambiar su volumen en 1.0 por ciento

20. DENSIDAD, PESO ESPECIFICO Y GRAVEDAD
ESPECIFICA
DENSIDAD
La densidades la cantidad de masa presente por cada unidad de
volumen de una sustancia.
Donde V es el volumen de la sustancia que tiene una masa m. Las
unidades de densidad son kilogramos por metro cúbico (kg/m3)
en el sistema SI y slugs por pie cúbico (slugs/ft3) en el sistema de uso
común en Estados Unidos.

21. DENSIDAD, PESO ESPECIFICO Y GRAVEDAD
ESPECIFICA
GAVEDAD ESPECIFICA
A menudo, resulta conveniente indicar el peso específico o la
densidad de un fluido en términos de su relación con el peso
específico o la densidad de un fluido común.
 La gravedad específica es la relación de la densidad de una a
sustancia sobre la densidad del agua a 4 °C.
 La gravedad específica es la relación del peso específico de a una
sustancia sobre el peso específico del agua a 4 °C.

22. EJEMPLO 3
Calcule el peso de un depósito de aceite que tiene una masa de
825kg.

23. EJEMPLO 4
Si el depósito del problema anterior tiene un volumen de 0.917 m3,
calcule la densidad, el peso específico y la gravedad específica del
aceite.

24. EJEMPLO 5
La glicerina a 20 °C tiene gravedad específica de 1.263. Calcule su
densidad y peso específico.

25. TENSION SUPERFICIAL
La tensión superficial actúa un poco como una película situada en la
interfase que hay entre la superficie de agua en estado líquido y el
aire presente por encima del agua. Debajo de la superficie, las
moléculas de agua se atraen entre sí y hacia las que están en la
superficie. Cuantitativamente, la tensión superficial se mide como el
trabajo requerido por unidad de área para llevar las moléculas
inferiores hasta la superficie del líquido. Las unidades resultantes son
de fuerza por unidad de longitud, como N/m o lb/ft.

26. TENSION SUPERFICIAL

27. VISCOSIDAD DE LOSFLUIDOS
La facilidad con que un fluido fluye a lo
largo de tuberías o se vierte desde un
recipiente es una indicación de su
viscosidad.
Los líquidos que fluyen y se vierten
fácilmente tienen una viscosidad
relativamente baja, mientras que los
que se vierten o fluyen más lentamente
tienen una viscosidad alta.

28. VISCOCIDAD DE LOS FLUIDOS
VISCOSIDAD DINAMICA
Usted puede obtener una sensación física de la relación expresada
en la ecuación:
Al agitar un fluido con una varilla. La acción de agitar provoca la
formación de un gradiente de velocidad en el fluido. Se requiere de
una fuerza mayor para agitar aceite frío, que tiene viscosidad alta (un
valor alto de η), en comparación con la que se requiere para agitar
agua, que tiene viscosidad baja. Ésta es una indicación del alto
esfuerzo cortante requerido en el aceite frío.

29. VISCOCIDAD DE LOS FLUIDOS
VISCOSIDAD DINAMICA

30. VISCOCIDAD DE LOS FLUIDOS
VISCOSIDAD CINEMATICA
En mecánica de fluidos, muchos cálculos implican la relación de la
viscosidad dinámica para con la densidad del fluido. Por una cuestión
de conveniencia, la viscosidad cinemática ν (letra griega nu) se define
como:

31. VISCOCIDAD DE LOS FLUIDOS
VISCOSIDAD CINEMATICA

32. VISCOCIDAD DE LOS FLUIDOS
GRADOS DE VISCOSIDAD SAE
SAE International ha desarrollado sistemas de clasificación para aceites de
motor y lubricantes para engranajes automotrices que indican la
viscosidad de los aceites a temperaturas especificadas.
Los grados más populares de viscosidad para aceites de motor usados en
la lubricación de dispositivos de arranque son:
0W,5W,10W,15W,20W,25W
20,30,40,50, 60
Los grados de uso frecuente para lubricación de transmisiones de
engranajes automotrices son:
70W,75W,80W,85W
80, 85, 90, 110, 140, 190, 250

33. Referencias Bibliográficas
• Mecanica de fluidos – Robert L. Mott
• Problemas de Hidráulica I - Alejandro Cáceres Neira
• Mecánica de los Fluidos e Hidráulica – Ronald Giles
• Mecánica de los Fluidos –Víctor Streeter
• Termodinámica - Yunus, Michael Boles.