Conceptos Básicos Mecánica de fluidos

8/16/2019 Conceptos Básicos Mecánica de fluidos

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1.2. Propiedades de los fluidos1.2.1. Densidad absoluta o especifica1.2.2. Peso especifico

1.2.3. Densidad relativa 1.2.4. Volumen específico1.2.5. Temperatura

1.2.6. Ecuación de estado.

1.2.7. Energía interna

1.2.8. Entalpía

1.2.9. Calor especifico1.2.10.Viscosidad

1.2.11.Conductividad térmica del fluido.

1.2.12. Dilatación

1.2.13.Compresibilidad

1.2.14.Presión de vapor

1.2.15.Tensión superficial


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1. MECANICA DE FLUIDOSEs la rama de las ciencias de la ingeniería que estudia el

comportamiento de un fluido (estado de reposos o de movimiento),

bajo la acción de las fuerzas que le son aplicadas

2. OBJETIVO DE LA MECANICA DE FLUIDOS

Es poder determinar a priori un cierto número de variables de las

que se vale el ingeniero para elaborar un proyecto; estas variables sonprincipalmente el caudal, flujo másico, fuerzas, energías y momentos

ejercido entre un fluido y un objeto.


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El estudio de la mecánica de fluidos abarca la aplicación de los principios

fundamentales de la mecánica y la termodinámica, para desarrollarun entendimiento físico y las herramientas analíticas que emplean

los ingenieros para diseñar, evaluar equipos y procesos donde losfluidos están presentes.

3. METODOS DE LA MECANICA DE LOS FLUIDOSDispone de tres métodos:

I) El análisis matemático: Consistente en definir un grupo devariables cuya interrelación describe con cierto grado deidealización el comportamiento de un flujo. Se establece unmodelo matemático susceptible de ser estudiado. A este rubrocorresponde el Análisis Integral y el Análisis Diferencial.


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II) Los ensayos experimentales: Realizados sobre modelossometidos a restricciones geométricas y físicas para simular elproblema fluido-dinámico que se desea estudiar. Este método

corresponde al Análisis Empírico.III) Los métodos analógicos: Consistentes en simular un flujo

por fenómenos que ocurren en otro campo de la física; ejemplola electricidad.

Los métodos son complementarios, y se ayudan mutuamente parasuperar las limitaciones que tienen por si solos, y mejoran cada vez más

el modelo matemático.

Estos métodos encuentran muchas aplicaciones tecnológicas en campos

como: Transporte de fluidos, generación de energía, control ambiental,

transporte.


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4. AXIOMAS

Son las premisas sobre cuya validez se edifican las relaciones entre

variables que permiten construir el modelo matemático.

1. Axioma de la continuidad de la materia Supone una distribución continua de materia llamada el “medio

continuo”; el cual es una masa sin “vacíos”, de tal manera que las

propiedades en un punto son extensivas a toda la masa encerrada en

un determinado volumen. La figura 1.1 muestra un dominio fluido D,

un punto P dentro de él y un entorno que rodea a P; según Axioma1, se puede definir en P la propiedad densidad , como:

D

r

P

m

......lim..0


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Partícula fluida: Es una porción de fluido de dimensiones elegidasarbitrariamente, a la cual corresponde durante un intervalo de tiempo

“t” en torno al instante t, una velocidad V, una presión p, una

temperatura T, y una densidad .

2. Axioma de la continuidad del movimientoEstablece que dos partículas que en un instante cualquiera están

separadas por una distancia dso , en cualquier instante ulterior “t”

estarán separadas por una distancia también infinitamente pequeña ds que es del mismo orden de magnitud que dso


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3 Axioma de definición de fluido

i) Fuerzas másicas: Incluye todas las fuerzas exteriores que actúansobre la partícula en cuestión sin contacto directo. La gravedad es elresultado de la acción de la tierra sobre una masa y se manifiesta como

una fuerza distribuida a través de toda la materia y dirigida hacia el

centro de la tierra. Fg = m.g. Otras fuerzas son la fuerza eléctrica,fuerza magnética. Acá se tratará únicamente la fuerza de gravedad.

ii) Fuerzas superficiales: Provienen sea de una pared materialcontigua o del resto del dominio fluido. La superficie que constituye lafrontera entre la partícula fluida y su exterior, es el asiento de estas

fuerzas Es decir las fuerzas de superficie incluyen todas las fuerzas

ejercidas sobre un contorno por sus proximidades por contacto directo.

F1; F2; F3; F4


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F = Fm + Fs

= 0 ESTÁTICA DE LOS FLUIDOS

≠ 0 DINÁMICA DE LOS FLUIDOS


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FLUIDO: Se define como fluido a un medio material continuo en elcual en ausencia de movimiento relativo entre las partículas (lo que no

descarta un movimiento conjunto del dominio fluido) las fuerzas de

superficie en cada punto se reducen a una fuerza normal a cualquiersuperficie dA que rodea al punto dado, siendo el módulo de la fuerzaindependiente de dA.


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Axioma de definición de fluido

Supone que la fuerza normal Fn es una fuerza de compresión sobre elelemento y se le llama presión y se designa por “p” al cociente entre la

fuerza y el área del elemento de superficie considerado.

Por convención se orienta hacia el exterior del elemento fluido,

paralela a la normal positiva a la superficie que lo delimita.

p = - Fn / A (1.2)


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5. DIMENSIONES Y UNIDADES

Los problemas de ingeniería se resuelven buscando respuestas

adecuadas a preguntas específicas; por lo tanto, la respuesta incluye

unidades de medición.

Previamente veamos algunas definiciones.

Magnitud: Propiedad susceptible de ser medida directa oindirectamente Ejemplo, 250 litros de agua.

Dimensión: Es la especie o contenido físico de una magnitud:Volumen, presión, velocidad, etc.


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Cuadro 1.1: Sistema de unidades más comunes


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