11111111

t

2.12.22.32.42.52.62.72.82.92.10

Contenido

CAPÍTULO 1LADE

DE LOS FLUIDOS Y EL1

1.11.21.31.41.51.61.71.81.91.101.111.12

Panorama 1Objetivos 3Conceptos fundamentales introductorios 3El sistema internacional de unidades (SI) 4El sistema tradicional de unidades de Estados .UnidosPeso y masa 6Temperatura 8Unidades consistentes en una ecuaciónDefinición de presión 11Compresibilidad. 13Densidad, peso específico y gravedad específicaTensión superficial 19Referencias 21Sitios de InternetProblemas 21

Tarea de programación de computadoras

5

9

14

21

24

CAPÍTULO 2

DE 26Panorama 26Objetivos 26Viscosidad dinámica 27Viscosidad cinemática 29Fluidos newtonianos y no newtonianos 30Variación de la viscosidad con la temperaturaMedición de la viscosidad 35Grados SAE de viscosidad 44Grados ISO de viscosidad 46

Fluidos hidráulicos para sistemas de fluido de potenciaReferencias 48Sitios de InternetProblemas 49

Tarea de programación de computadoras

33

46

48

51

ix

CAPÍTULO 3

MEDICIÓN DE LA PRESIÓN

3.1 Panorama 52

3.2 Objetivos 523.3 Presión absoluta y manométrica 533.4 Relación entre la presión y la elevación3.5 Desarrollo de la relación presión-elevación3.6 Paradojade Pascal 61 .

3.7 Manómetros 623.8 Barómetros 673.9 La presión expresada como altura de una columna de líquido3.10 Medidores y transductores de presión 70

Referencias 74Sitios de InternetProblemas 75

CAPÍTULO 4

FUERZAS DEBIDAS A FLUIDOS ESTÁTICOS

4.1 Panorama 834.2 Objetivos 854.3 Gases bajo presión 854.4 Superficies planas horizontales bajo líquidos4.5 Paredes rectangulares 874.6 Áreas planas sumergidas -en general 904.7 Desarrollo del procedimiento general para fuerzas en áreas

planas sumergidas 94Carga piezométrica 96Distribución de la fuerza sobre una superficie curva sumergidaEfecto de una presión sobre la superficie del fluido 103Fuerzas sobre una superficie curva con fluido debajo de ellaFuerzas sobre superficies curvas con fluido arriba y abajoProblemas 105Tarea de programación de computadoras

x Contenido

4.84.94.104.114.12

52

5557

69

75

83

86

97

103104

122

CAPÍTULO 5

FLOTABILIDAD y ESTABILIDAD

5.15.25.35.45.55.6 é

5.7

123

Panorama 123Objetivos 124Flotabilidad 124

Materiales para flotabilidad 132Estabilidad de cuerpos sumergidos por completoEstabilidad de cuerpos flotantes 135Grado de estabilidad 140Referencia 142Sitios de InternetProblemas 142

Tarea de programación de computadoras

133

142

152

-

Contenido

CAPÍTULO 6

EL FLUJO DE LOS FLUIDOS Y LA ECUACIÓNDE BERNOULLI

6.16.26.36.46.56.66.76.86.96.106.11

1

Panorama 153Objetivos 154La tasa de flujo de un fluido y la ecuación de continuidadTuberías y tubos disponibles comercialmente 158Velocidad de flujo recomendable en tuberías y ductosConservación de la energía --ecuación de BernoulliInterpretación de la ecuación de Bernoulli 167Restricciones de la ecuación de Bernoulli 169Aplicaciones de la ecuación de Bernoulli 169Teorema de Torricelli 179Flujo debido a una disminución de la cargaReferencias 185Sitios de InternetProblemas 186Tarea de programación de computadoras

182

185

196

CAPÍTULO 7ECUACIÓN GENERAL DE LA ENERGÍA

7.17.27.37.47.57.67.7

Panorama 197Objetivos 199Pérdidas y ganancias de energía 199Nomenclatura de las pérdidas y ganancias de energíaEcuación general de la energía 202Potencia que requieren las bombas 207Potencia suministrada a motores de fluidoProblemas 213

211

CAPÍTULO 8

NÚMERO DE REYNOLDS, FLUJO LAMINAR, FLUJOTURBULENTO Y PÉRDIDAS DE ENERGÍA DEBIDOA LA FRICCIÓN

8.18.28.38.48.58.68.78.88.98.108.11

Panorama 226Objetivos 229Número de Reynolds 230Números de Reynolds críticosEcuación de Darcy 233Pérdida por fricción en el flujo laminar 233Pérdida de fricción en el flujo turbulento 235Ecuaciones para el factor de fricción 242Fórmula de Hazen-Williams para el flujo de agua 243Otras formas de la fórmula de Hazen-Williams 245Nomograma para resolver la fórmula de Hazen-WilliamsReferencias 247Sitios de InternetProblemas 247Tarea de programación de computadoras

231

247

254

xi

153

154

161165

197

202

226

245

xii Contenido

CAPÍTULO 9

PERFILES DE VELOCIDAD PARA SECCIONESCIRCULARES Y FLUJO EN SECCIONES NO CIRCULARES

9.1 Panorama 2559.2 Objetivos 2569.3 Perfiles de velocidad 2569.4 Perfil de velocidad para el flujo laminar9.5 Perfil de velocidad para el flujo turbulento9.6 Flujo en secciones no circulares 2609.7 Dinámica de fluidos computacional 266

Referencias 268Sitios de InternetProblemas 268Tarea de programación de computadoras

255

257258

268

277

CAPÍTULO 10PÉRDIDAS MENORES 278

10.1 Panorama 27810.2 Objetivos 28010.3 Coeficiente de resistencia10.4 Expansión súbita 28110.5 Pérdida en la salida 28410.6 Expansión gradual 28610.7 Contracción súbita 28810.8 Contracción gradual 29010.9 Pérdida en la entrada 292

10.10 Coeficientes de resistencia para válvulas y acoplamientos10.11 Aplicación de válvulas estándar 30010.12 Vueltas de tubería 303

10.13 Caída de presión en válvulas de potencia de fluidos10.14 Coeficientes de flujo para válvulas, por medio del Cv10.15 Válvulas de plástico 311

Referencias 313Sitios de InternetProblemas 314Análisis asistido por computadora y ejercicios de diseño

281

293

305310

313

319

)

CAPÍTULO 11

SISTEMAS DE TUBERÍAS EN SERIE

11.1 Panorama 32011.2 Objetivos 32111.3 Sistemas de clase I 32111.4 Solución de problemas de clase 1, con ayuda

de una hoja de cálculo 327Sistemas de clase II 330Sistemas de clase III 339

Diseño de tuberías para la integridad estructuralReferencias 345

320

~

11.511.611.7 343

12.112.212.312.4

Contenido xiii

Sitios de Internet 346Problemas 346

Tarea de análisis y diseño asistidos por computadora 357

CAPÍTULO 12

DE EN 358Panorama 358Objetivos 360Sistemas con dos ramas 361Sistemas con tres o más ramas (redes)Referencia 377Sitios de InternetProblemas 377

Tarea de programación de computadoras

368

377

381

CAPÍTULO 13

Panorama 382Objetivos 384Parámetros involucrados en la selección de bombasTipos de bombas 385Bombas de desplazamiento positivoBombas cinéticas 392Datos de rendimiento de bombas centrífugas 398Leyes de afinidad para bombas centrífugas 400Datos del fabricante de bombas centrífugas 401El punto de operación de una bomba y la selección de éstaCarga de succión neta positiva 411Detalles de la línea de succión 417Detalles en la línea de descarga 418Diseño de sistemas de tubería y procedimiento de selecciónde bombas 419

13.15 Modos de operación de sistemas alternas 42313.16 Selección de la bomba y velocidad específica 42913.17 Costos del ciclo de vida para sistemas de bombeo de fluidos 43013.18 Software para diseñar sistemas de tuberías y seleccionar bombas 433

Referencias 434Sitios de Internet 434Software para diseño de sistemas de tuberíaProblemas 436Problemas de diseño 438Problema exhaustivo de diseño

¡

13.113.213.313.413.513.613.713.813.913.1013.1113.1213.1313.14

DE 382

385

385

410

435

441

CAPÍTULO 14

EN 44314.114.214.3

Panorama 443Objetivos 444Clasificación del flujo en canales abiertos 445

xiv Contenido

14.4 Radio hidráulico y número de Reynolds en el flujoen canales abiertos 446

14.5 Tipos de flujo en canales abiertos 44714.6 Flujo estable uniforme en canales abiertos 44814.7 Geometría de los canales abiertos más comunes14.8 Las formas más eficientes de los canales abiertos

14.9 Flujo crítico y energía específica 45714.10 Salto hidráulico 45914.11 Medición del flujo en canales abiertos

Referencias 467Sitios de InternetProblemas 468Tarea de programación de computadoras

453456

462

467

471

CAPÍTULO 15

MEDICIÓN DEL FLUJO

15.1 Panorama 47315.2 Objetivos 47415.3 Factores de selección de un medidor de flujo15.4 Medidores de carga variable 47615.5 Medidores de área variable 48515.6 Medidor de flujo de turbina 48615.7 Medidor de flujo de vórtice 48715.8 Medidor de flujo magnético 48715.9 Medidores de flujo ultrasónicos 48915.10 Medidores de desplazamiento positivo15.11 Medidor de flujo másico 49015.12 Sondas de velocidad 49215.13 Medición del nivel 49715.14 Obtención y procesamiento de datos por medio de computadora

Referencias 499Sitios de Internet

Preguntas de repasoProblemas 501Tarea de programación de computadoras

473

!

474

489

499

499500

502

CAPÍTULO 16

FUERZAS DEBIDO A LOS FLUIDOS EN MOVIMIENTO

16.1 Panorama 503

16.2 Objetivos 50416.3 Ecuación de fuerza 50416.4 Ecuación del impulso-cantidad de movimiento 50516.5 Método de solución de problemas por medio de las ecuaciones

de fuerza 505Fuerzas sobre objetos estacionarios 506Fuerzas sobre las vueltas de las tuberías 509Fuerzas sobre objetos en movimiento 513Problemas 514

503

16.616.716.8

1

ABe

Contenido xv

CAPÍTULO 17

Y SUSTENTACIÓN 52017.117.217.317.417.517.617.717.817.9

Panorama 520Objetivos 521Ecuación de la fuerza de arrastre

Arrastre de presión 523Coeficiente de arrastre 524Arrastre de fricción sobre esferas en flujo laminarArrastre de vehículos 531La compresibilidad y los efectos de la cavitaciónLa sustentación y el arrastre sobre los aeroplanosReferencias 537Sitios de InternetProblemas 537

522

530

533534

537

CAPÍTULO 18

y In..

18.118.218.318.418.518.6

542

Panorama 542

Objetivos 543Flujos volumétricos y presiones de los gases 543Clasificación de los ventiladores, sopladores y compresoresFlujo de aire comprimido y otros gase en tubos 549Flujo de aire y otros gases a través de las boquillas 556Referencias 564Sitios de InternetProblemas 565

Ejercicios de programación de computadoras

544

564

567

CAPÍTULO 19

DE AIRE EN DUCTOS

Panorama 568Objetivos 570Pérdidas de energía en el sistemaDiseño de dpctos 576Eficiencia energética y consideraciones prácticas en el diseñode ductos 583Referencias 584Sitios de InternetProblemas 585

568

19.119.219.319.419.5

570

584

589

Propiedades del agua 589Propiedades de los líquidos comunes 591Propiedades comunes de aceites lubricantes derivados del petróleo 593

xvi Contenido

DEFGH1JKLMN

Variación de la viscosidad con la temperaturaPropiedades del aire 597Dimensiones de tuberías de acero 601Dimensiones de tubos de acero 603

Dimensiones de tubos de cobre tipo KDimensiones de tuberías de hierro dúctilÁreas de círculos 606Factores de conversión 608Propiedades de las áreas 611Propiedades de los sólidos 613Constante de los gases, exponente adiabático y relaciónde presión crítica para gases seleccionados 615

594

604605

616

623

1

\