mecanica de fluidos

MECNICA DE FLUIDOS 05/08/2011Elabor: Yovany Londoo*

Elabor: Yovany Londoo

05/08/2011Elabor: Yovany Londoo*


La Mecnica de los Fluidos es la ciencia que estudia el comportamiento de los fluidos en reposo o en movimiento y la interaccin de estos con slidos o con otros fluidos en las fronteras.



Es una parte de una disciplina ms amplia llamada mecnica de medios continuos, que incluye tambin el estudio de slidos sometidos a esfuerzos.



El conocimiento de los fluidos es esencial, no solamente para tratar con exactitud los problemas de movimiento de fluidos a travs de tuberas, bombas y otros tipos de aparatos, sino tambin para el estudio del flujo de calor y de muchas operaciones de separacin que dependen de la difusin y la transferencia de materia.05/08/2011Elabor: Yovany Londoo*


Un fluido puede ser caracterizado de diferentes maneras:

Espaciamiento molecularActividad molecular

En un fluido el espaciamiento entre molculas es mayor que en un slido, como tambin es mayor el rango de movimiento de las molculas.



DISPOSICION DE LAS MOLECULAS05/08/2011Elabor: Yovany Londoo*


La materia ordinaria se presenta en alguno de los tres estados siguientes: slido, lquido o gaseoso. Existe un cuarto estado de la materia denominado plasma que es esencialmente un gas ionizado con igual nmero de cargas positivas que negativas.

Un slido cristalino es aqul que tiene una estructura peridica y ordenada, como consecuencia, tiene una forma que no cambia, salvo por la accin de fuerzas externas



En el estado gaseoso, las molculas estn en continuo movimiento y la interaccin entre ellas es muy dbil. Las interacciones tienen lugar, cuando las molculas chocan entre s. Un gas se adapta al recipiente que lo contiene pero trata de ocupar todo el espacio disponible.

En este captulo, se estudiarn los denominados fluidos ideales o perfectos, aquellos que se pueden desplazar sin que presenten resistencia alguna. 05/08/2011Elabor: Yovany Londoo*


Un fluido se define como una sustancia que se deforma de manera continua cuando acta sobre ella un esfuerzo cortante de cualquier magnitud.

Una sustancia en la fase liquida o en la gaseosa se conoce como fluido.

El agua, aceite y aire fluyen cuando sobre ellos acta un esfuerzo cortante.



Hidrosttica: estudia los fluidos en reposo

Hidrodinmica: estudia los fluidos en movimiento05/08/2011Elabor: Yovany Londoo*


EstabilidadTurbulenciaDensidad Gravedad especifica Peso especficoDensidad relativaViscosidadTensin Superficial: CapilaridadPresin



05/08/2011Elabor: Yovany Londoo*Se dice que el flujo es estable cuando sus partculas siguen una trayectoria uniforme, es decir, nunca se cruzan entre si. La velocidad en cualquier punto se mantiene constante en el tiempo.


Debido a la rapidez en el que se desplaza las molculas el fluido se vuelve turbulento.

Un flujo irregular caracterizado por pequeas regiones similares a torbellinos. 05/08/2011Elabor: Yovany Londoo*


Describe como estn unidas los tomos que componen el fluido. Es decir, el grado de compactacin que existe internamente.

La densidad de una sustancia se define como el cociente de su masa entre el volumen que ocupa.

La unidad de medida en el S.I. de Unidades es kg/m3, tambin se utiliza frecuentemente la unidad g/cm3

05/08/2011Elabor: Yovany Londoo*r = m / v



Aire1,29Aluminio2 700Helio0,18Cobre8 920Hidrgeno0,09Hierro7 860Agua dulce1 000Plomo11 300Hielo917Oro19 300Agua salada1 030Mercurio13 600Alcohol806Madera373


Indica la densidad de un fluido respecto la densidad del agua a temperatura estndar.

La gravedad especfica es adimensional, no tiene unidades debido a que resulta del cociente entre dos unidades de igual magnitud.05/08/2011Elabor: Yovany Londoo*


05/08/2011Elabor: Yovany Londoo*En general la viscosidad es una propiedad de los fluidos que se refiere al grado de friccin interna. Se asocia con la resistencia que presentan dos capas adyacentes movindose dentro del fluido. Debido a la viscosidad parte de la energa cintica del fluido se convierte en energa interna.


Numerosas observaciones sugieren que la superficie acta como una membrana estirada bajo tensin. Esta fuerza, que acta paralela a la superficie, proviene de las fuerzas atractivas entre las molculas. Este efecto se llama tensin superficial . Se define a la fuerza como:

F = L

Donde L es la longitud de la superficie a travs de la cual acta la fuerza y es el coeficiente de tensin superficial, que depende fuertemente de la temperatura y de la composicin del lquido, 05/08/2011Elabor: Yovany Londoo*


http://www-math.mit.edu/~dhu/Climberweb/climberweb.htm 05/08/2011Elabor: Yovany Londoo*


05/08/2011Elabor: Yovany Londoo*Esta propiedad le permite a un fluido, avanzar a travs de un canal delgado, siempre y cuando, las paredes de este canal estn lo suficientemente cerca.


EL LIQUIDO ESCAPA POR TODOS LOS ORIFICIOS AGUA EJERCE PRESION SOBRE EL GLOBOLOS FLUIDOS EJERCEN PRESION SOBRE TODAS LAS PAREDES DEL RECIPIENTE QUE LO CONTIENE.05/08/2011Elabor: Yovany Londoo*


Se define presin como el cociente entre la componente normal de la fuerza sobre una superficie y el rea de dicha superficie.

La unidad de medida recibe el nombre de Pascal (Pa).

05/08/2011Elabor: Yovany Londoo*1 Pa =1 N/m2

Otras unidades de presin: 1 atm = 1,013 x 105 Pa1 atm = 760 torr1 mm de Hg = 1 torr1 libra /pulgada2 (psi) = 6,90 x 103 Pa1 bar = 105 Pa


La fuerza que ejerce un fluido en equilibrio sobre un cuerpo sumergido en cualquier punto es perpendicular a la superficie del cuerpo. La presin es una magnitud escalar y es una caracterstica del punto del fluido en equilibrio, que depender nicamente de sus coordenadas. 05/08/2011Elabor: Yovany Londoo*


En un trabajo de medio tiempo, un supervisor le pide traer del almacn una varilla cilndrica de acero de 85,78 cm de longitud y 2,85 cm de dimetro. Necesitar usted un carrito? (Para contestar calcule el peso de la varilla) Densidad del acero = 7,8103 kg/m3.Solucin:

No necesita un carrito.05/08/2011Elabor: Yovany Londoo*Imagine que compra una pieza rectangular de metal de 5,0 mm 15,0 mm 30,0 mm y masa de 0,0158 kg . El vendedor le dice que es de oro. Para verificarlo, usted calcula la densidad media de la pieza. Qu valor obtiene? Fue una estafa? Solucin:

Comparando con la tabla de densidades, no es oro.


05/08/2011Elabor: Yovany Londoo*Un lquido en reposo con densidad uniforme y ubicado en una regin con g constante.

Si determinamos el peso de la columna de fluido mostrada en la figura,

Si se toma en cuenta que la presin x rea es igual a la fuerza,

P=P0+ g h


05/08/2011Elabor: Yovany Londoo*La presin manomtrica, es el exceso de presin ms all de la presin atmosfrica. La presin que se mide con relacin con el vaco perfecto se conoce con el nombre de presin absoluta.Pabsoluta = patmosfrica + pmanomtrica

Vasos comunicantesLa presin en la parte superior de cada columna de fluido es igual a p0 (presin atmosfrica).La presin slo depende de la altura, pero no de la forma del recipiente.

Todos los puntos a una misma profundidad y mismo liquido se encuentran a la misma presin, sin importar la forma del recipiente:

p1= p2 = p3 = p4


05/08/2011Elabor: Yovany Londoo*Cuando se quiere obtener un punto que est a la misma que otro se recurre al principio de los vasos comunicantes.


05/08/2011Elabor: Yovany Londoo*Cmo funciona el bebedero para aves?

Por qu se coloca en alto las bolsas de suero? la altura depende de la edad del paciente?


05/08/2011Elabor: Yovany Londoo*Un barril de roble cuya tapa tiene un rea de 0,20 m2 se llena con agua. Un tubo largo y delgado, con rea transversal de 5,0 x 10-5 m2 se inserta en el agujero en el centro de la tapa y se vierte agua por el tubo. Cuando la altura alcanza los 12,0 m, la tapa del barril estalla. Cul es el peso del agua en el tubo? Cul es la fuerza neta del agua sobre la tapa del barril?


Es la presin debida al peso de la atmsfera.

Se ejerce sobre todos los cuerpos inmersos en ella.

Vara con la altura y con las condiciones climticas.

En condiciones normales, su valor es de 1 atm05/08/2011Elabor: Yovany Londoo*


05/08/2011Elabor: Yovany Londoo*Me sub en Bogot al bus que me traera a Cartagena. Compr en la terminal de buses una botella de agua. Al llegar a Cartagena observ que la botella se haba comprimido hasta tener la forma que se muestra en la foto.

Cul fue la razn por la que se produjo este fenmeno?

Explique usando los trminos precisos.


Para medirpresin:barmetromanmetrotubo de Pitot,utilizado para determinar lavelocidad



Los barmetros estaban formados por una columna de lquido encerrada en un tubo cuya parte superior est cerrada. El peso de la columna de lquido compensa exactamente el peso de la atmsfera. Los primeros barmetros fueron realizados por elfsicoymatemtico italianoEVANGELIST Torricellien elsiglo XVII. 05/08/2011Elabor: Yovany Londoo*


Es unaparato que sirve para medir lapresinde fluidos contenidos en recipientes cerrados. Existen, bsicamente, dos tipos: los de lquidos y los de gases.

05/08/2011Elabor: Yovany Londoo* De tubo en U

De Bourdon


Como A y B estn a la misma altura la presin en A y en B debe ser la misma. Por una rama la presin en B es debida al gas encerrado en el recipiente. Por la otra rama la presin en A es debida a la presin atmosfrica ms la presin debida a la diferencia de alturas del lquido manomtrico.

05/08/2011Elabor: Yovany Londoo*p=p0+gh


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