Presentacin de PowerPoint

Introduccin Tema 1.2 Propiedades de los fluidos (Definicin de fluidos, Sistema de unidades, Peso especfico, Densidad de un cuerpo, Densidad relativa, Viscosidad, Presin de vapor, tensin superficial, capilaridad, Presin de un fluido, Diferencias de presiones, Variacin de las presiones en fluidos compresible, Modulo volumtrico, Compresin de gases en condiciones isotrmicas, adiabticas e isoentropicas. UNIDAD 2 FUERZAS HIDROSTTICAS SOBRE LAS SUPERFICIES Tema 2.1 Introduccin Tema 2.2 Fuerzas ejercidas por un lquido sobre un rea plana. Tema 2.3 Tensin superficial Tema 2.4 Tensin longitudinal en cilindros de pared delgada. UNIDAD 3 EMPUJE Y FLOTACIN Tema 3.1 Principio de Arqumedes Tema 3.2 Estabilidad de cuerpos sumergidos y flotantes UNIDAD 4 TRASLACIN Y ROTACIN DE MASAS LIQUIDAS Tema 4.1 Movimiento Horizontal y Movimiento Vertical Tema 4.2 Rotacin de masas fluidas Tema 4.3 Recipientes abiertos y recipientes cerrados. UNIDAD 5 ANALISIS DIMENSIONAL Y SEMEJANZA HIDRAULICA Tema 5.1 Anlisis dimensional y modelado hidrulico. Tema 5.2 Semejanzas (Geomtrica, Cinemtica y Dinmica) Tema 5.3 Relaciones (Entre fuerzas de inercia, fuerzas de inercia a la presin, fuerzas de inercia a la viscosidad, a la gravitacional, a la elasticidad y tensin superficial.) UNIDAD 6 FLUJO DE FLUIDOS Tema 6.1 Tipos de flujos (permanente, uniforme) Tema 6.2 Ecuacin de continuidad, ecuacin de la energa, teorema de Bernoulli. Altura piezometrica y potencia, Numero de Reynolds PRACTICAS PRACTICA 1 MEDICIN DE LA VISCOSIDAD DE FLUIDOS NEWTONIANOS Materiales y reactivos necesario por equipo de alumnos (mximo 6) 1 viscosmetro de Cannon-Fenske 1 bao de agua 1 Soporte con pinzas 1 pipeta 1 cronometro 1 termmetro 1 vasos de precipitado de 100 ml Agua destilada Acetona PRACTICA 2 ANALISIS DE FLUIDOS EN DIFERENTES FORMAS GEOMTRICAS DE TUBERIA Materiales y reactivos necesario por equipo de alumnos (mximo 6) 1 flexometro 1 vernier 1 tanque con capacidad de un galn 1 red de tubera con accesorios 1 cronometro 1 termmetro 1 bomba de agua PRACTICA 3 PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS Materiales y reactivos necesario por equipo de alumnos (mximo 6) 1 Hidrmetro universal 4 Vasos de hidrmetro PRACTICA 4 VISCOCIDAD DE LOS FLUIDOS Y EFECTO DE CAPILARIDAD Materiales y reactivos necesario por equipo de alumnos (mximo 6) 1 Viscosmetro de cada de esfera 4 Cronometro 1 Hidrmetro PRACTICA 5 PRESION ESTATICA Materiales y reactivos necesario por equipo de alumnos (mximo 6) 1 medidor de gancho y punto 4 vasos de 600 ml 1 bomba manual 1 mt de tubera flexible PRACTICA 6 VARIACION DE LA INTENSIDAD DE LA PRESIN CON LA PROFUNDIDAD Materiales y reactivos necesario por equipo de alumnos (mximo 6) 1 tanque de acrlico para 5 galones 1 prisma de cristal vertical 1 aparato de pascal 1 juego de pesas 1 bascula digital en miligramos/gramos PRACTICA 7 EL BAROMETRO DE TORRICELLI Materiales y reactivos necesario por equipo de alumnos (mximo 6) 1 banco de pruebas con un barmetro de sifn 1 tubo de v invertido 1 piezmetro 1 medidor de tubo simple 1 micromanometo PRACTICA 8 CALIBRACION DE UN MEDIDOR DE PRESIN TIPO BOURDON Materiales y reactivos necesario por equipo de alumnos (mximo 6) 1 calibrador de presin de pesos muertos 4 vasos de 600 ml 1 manmetro de mercurio 1 bomba de aire 1 manmetro de mercurio de tubo U 1 manmetro tipo Bourdon PRACTICA 9 DEMOSTRACION DEL TEOREMA DE BERNOULLI Materiales y reactivos necesario por equipo de alumnos (mximo 6) 1 banco de pruebas 1 aparato para la demostracin del teorema de Bernoulli PRACTICA 10 GASTO A TRAVS DE UN ORIFICIO Materiales y reactivos necesario por equipo de alumnos (mximo 6) 1 banco de pruebas 1 tanque con orificios de 5 y 8 mm de dimetro 1 cronometro y escalas PRACTICA 11 PERDIDAS POR FRICCION EN TUBERIAS Materiales y reactivos necesario por equipo de alumnos (mximo 6) 1 banco de pruebas 1 aparato para medicin de prdidas por friccin en tuberas 1 cronometro y escalas PRACTICA 10 PERDIDAS MENORES POR EXPANSIN BRUSCA Materiales y reactivos necesario por equipo de alumnos (mximo 6) 1 banco de pruebas 1 aparato para medicin de prdidas en tuberas 1 cronometro y escalas

TEMA 1. 1 INTRODUCCINEl objetivo del curso es proporcionar a los alumnos los principios de mecnica de fluidos y sus aplicaciones.

Las propiedades de los fluidos, esttica de fluidos, flujo de fluidos en conductos circulares y no circulares, flujos en canal abierto, fuerzas desarrolladas por fluidos en movimiento.

Se deber contar con conocimientos de algebra, trigonometra y fsica mecnica.

DEFINICIN DE MECNICA DE FLUIDOS:Se refiere al estudio del comportamiento de los fluidos, ya sea en reposo o en movimiento.

Los fluidos pueden ser lquidos (como agua, aceite, gasolina o glicerina) o gases (como aire, oxigeno, nitrgeno o helio).

En su automvil, el combustible es impulsado al carburador desde el tanque mediante la bomba. Cunta potencia es suministrada por el motor para operar la bomba?.

Los sistemas de calefaccin, ventilacin y aire acondicionado producen aire a baja presin en espacios destinados para mejorar la comodidad de sus ocupantes, dentro del automvil.

TEMA 1. 2 PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS Propiedades de un fluido son aquellas magnitudes fsicas cuyo valor nos define el estado en que se encuentra.

Son propiedades la presin, la temperatura (comn a todas las sustancias), la densidad, la viscosidad, la elasticidad, la tensin superficial, etc.

DIFERENCIA ENTRE LIQUIDO Y GASCuando un liquido se encuentra en un recipiente, tiende a tomar la forma del contenedor, cubriendo el fondo y los lados. A medida que el recipiente se va inclinando el liquido tiende a derramarse, la rapidez con la que se derrama depende de una propiedad conocida como viscosidad.

Cuando se tiene un gas en un contenedor cerrado, tiende a expandirse y llenar completamente el recipiente que le contiene.

Si este se abre, el gas tiende a expandirse y escapar del contenedor, por lo que las diferencias principales son:

Los lquidos son solo ligeramente compresiblesLos gases son fcilmente compresibles.

DEFINICIN DE UN FLUIDOUn fluido es una sustancia que se deforma continuamente (ngulo a) cuando se le aplica un esfuerzo tangencial por pequeo que sea.

Con un dF, la placa se movera a una velocidad du.

SISTEMA DE UNIDADES En cualquier calculo de ingeniera, deben especificarse las unidades en que se miden las propiedades fsicas.

Un sistema de unidades especifica las unidades de las cantidades bsicas de longitud, tiempo, fuerza y masa.

Las unidades de otras cantidades se derivan de las primeras.a constanteslido

fluidoa vara

Las unidades de las cantidades bsicas son:Longitud= metro (m)Tiempo= segundo (s)Masa = kilogramo (kg)Fuerza= Newton o Kg * m/s2

Como se indica, una unidad de fuerza equivalente es el Kg * m/s2

Este se deriva de la relacin entre fuerza y masa:

F = ma

En la que a es la aceleracin expresada en unidades de m/s2. por consiguiente, la unidad derivada de fuerza es:

F = ma = Kg * m/s2 = newton

UNIDADES DE PRESIN1 libra/pulgada2 (lb/in2) = 0,0689 bar1 libra/pulgada2 (lb/in2) = 6,894757 x 104 dinas/centmetro2 (din/cm2)1 libra/pulgada2 (lb/in2) = 70,31 gramos/cm2 (g/cm2)1 libra/pulgada2 (lb/in2) = 51,7236 milmetros de mercurio=torr (mm Hg)1 libra/pulgada2 (lb/in2) = 6,894757 x 103 newton/metro2 (N/m2)1 milmetro de mercurio=torr (mm Hg) = 1,3156 x 10-3 atmsfera (atm)1 milmetro de mercurio=torr (mm Hg) = 0,001333 bar1 milmetro de mercurio=torr (mm Hg) = 1,333 x 103 dinas/cm2 (din/cm2)1 milmetro de mercurio=torr (mm Hg) = 1,9333 x 10-2 libra/pulgada2 (lb/in2)1 milmetro de mercurio=torr (mm Hg) = 1,333 x 102 pascales (Pa)1 pascal (Pa) = 1 newton/metro2 (N/m2) = 9,8692 x 10-6 atmsferas (atm)1 pascal (Pa) = 1 bar1 pascal (Pa) = 1 newton/metro2 (N/m2) = 1,4504 x 10-4 libra/pulgada2 (lb/in2)1 pascal (Pa) = 7,5019 x 10-3 milmetros de mercurio=torr (mm Hg)1 metro/segundo2 (m/s2) = 3,28 pies/segundo2 (ft/s2)

UNIDADES DE PRESIN1 atmsfera (atm) = 1,01325 bar 1 atmsfera (atm) = 14,6959 libras/pulgada2 (lb/in2)1 atmsfera (atm) = 760,1275 milmetros de mercurio (mm Hg)1 atmsfera (atm) = 1,01325 x 105 newtons/metro2 (N/m2)1 atmsfera (atm) = 101325 pascal (Pa)1 bar = 0,9869 atmsfera (atm)1 bar = 14,5038 libras/pulgada2 (lb/in2)1 bar = 750,1875 milmetros de mercurio (mm Hg)1 bar = 105 newtons/metro2 (N/m2)1 bar = 100000 pascal (Pa)1 dina/centmetro2 (din/cm2) = 3,501 x 10-4 milmetros de mercurio=torr (mm Hg)1 dina/centmetro2 (din/cm2) = 0,1 pascal (Pa)1 dina/centmetro2 (din/cm2) = 9,869 x 10-7 atmsfera (atm)1 gramo/centmetro2 (g/cm2) = 0,142 libras/pulgada2 (lb/in2)1 libra/pulgada2 (lb/in2) = 0,06805 atmsfera (atm)

UNIDADES DE ACELERACION1 pie/segundo2 (ft/s2) = 0,304 metro/segundo2 (m/s2)DENSIDAD 1 kilogramo/metro3 (kg/m3) = 10-3 gramo/centmetro3 (g/cm3) = 6,243 x 104 libras/pie3 (lb/ft3)1 gramo/metro3 (g/m3) = 103 kilogramo/metro3 (kg/m3)1 gramo/metro3 (g/m3) = 62,43 libras/pie3 (lb/ft3)1 libra/pie3 = 16,02 kg/m31 m2/Ha. = 4,356 pie2/acre1 pie2/acre = 0,2296 m2/Ha.1 m3/Ha. = 14,29 pie3/acre1 pie3/acre = 0,07 m3/Ha.SUPERFICIE1 rea = 100 metros2 (m2)1 acre = 4,356 x 104 pies2 (ft2)1 barn = 10-28 metro2 (m2)1 hectrea (Ha) = 104 metros2 (m2)1 hectrea (Ha)= 2,471 acres

SUPERFICIE1 metro2 (m2) = 104 centmetros2 (cm2)1 metro2 (m2) = 10,76 pies2 (ft2)1 metro2 (m2) = 1550 pulgadas2 (in2)1 milla2 (mi2) = 640 acres1 milla2 (mi2) = 2,788 x 107 metros2 (m2)1 pie2 (ft2) = 0,092 metro2 (m2)1 pie2 (ft2) = 144 pulgadas2 (in2)1 pulgada2 (in2) = 6,452 centmetros2 (cm2)1 pulgada2 (in2) = 6,944 x 10-3 pie2 (ft2)VOLUMEN1 centmetro3 (cm3) = 0,061 pulgada3 (in3)1 centmetro3 (cm3) = 10-6 metro3 (m3)1 litro (L) = 103 centmetros3 (cm3)1 litro (L) = 10-3 metro3 (m3)1 litro (L) = 0,0353 pie3 (ft3)1 galn (EEUU) = 3,785411784 litros (L)

VOLUMEN1 litro (L) = 0,2642 galones (EEUU)1 litro (L) = 61,02 pulgada3 (in3)1 metro3 (m3) = 106 centmetro3 (cm3)1 metro3 (m3) = 61 x 103 pulgadas3 (in3)1 metro3 (m3) = 10-3 litro (L)1 metro3 (m3) = 35,31 pies3 (ft3)1 pie3 (ft3) = 28,3 x 103 centmetros3 (cm3)1 pie3 (ft3) = 28,32 litros (L)1 pie3 (ft3) = 0,0283 metros3 (m3)1 pie3 (ft3) = 1728 pulgadas3 (in3)1 pulgada3 (in3) = 16,3871 (cm3)1 pulgada3 (in3) = 1,6387 x 10-2 litro (L)1 pulgada3 (in3) = 5,7870 x 10-4 pie3 (ft3)1 pulgada3 (in3) = 2,1433 x 10-5 yardas3 (yd3)1 centmetro3 (cm3) = 10-3 litro (L)1 centmetro3 (cm3) = 3,531 x 10-5 pie3 (ft3)

Factores de conversinConvierta 1250 milmetros a metrosConvierta 1600 milmetros cuadrados a metros cuadradosConvierta 3.65 x103 milmetros cbicos a metros cbicos.Convierta 2.05 metros cuadrados a milmetros cuadradosConvierta 0.391 metros cbicos a milmetros cbicosConvierta 55 galones a metros cbicosConvierta una longitud de 25.3 pies a metrosConvierta una distancia de 1.86 millas a metrosConvierta una longitud de 8.65 pulgadas a milmetrosConvierta una distancia de 2580 pies a metrosConvierta un volumen de 480 pies cbicos a metros cbicos

PESO ESPECFICO Es la cantidad de peso por unidad de volumen de una sustancia, utilizando la letra griega g (gamma) para denotar el peso especifico.

= w/V

en donde V es el volumen de una sustancia que tiene el peso W las unidades del peso especifico son los newtons por metro cubico (N/m3) en el SI y las libras por pie cubico (lb/ft3) en el Sistema Britnico de Unidades.

A menudo resulta conveniente indicar el peso especifico o densidad de un fluido en trminos de su relacin con el peso especifico o densidad de un fluido comn.

DENSIDAD DE UN CUERPOEs la cantidad de masa por unidad de volumen de una sustancia.

Por consiguiente, utilizado la letra griega r (rho) para la densidad.

= m/V

En donde V es el volumen de la sustancia cuya masa es m. Las unidades de densidad son kilogramos por metro cubico en el Sistema Internacional (SI) y slugs por pie cbico en el sistema Britnico de unidades.

RELACIN ENTRE DENSIDAD Y PESO ESPECIFICOMuy a menudo se debe encontrar el peso especifico de una sustancia cuando se conoce la densidad y viceversa.

La conversin de uno a otra se puede efectuar mediante la siguiente ecuacin:

g = pg

En la que g es la aceleracin debida a la gravedad.p = m/V

Presin de vapor, tensin superficial, capilaridad, Presin de un fluido, Diferencias de presiones, Variacin de las presiones en fluidos compresible, Modulo volumtrico, Compresin de gases en condiciones isotrmicas, adiabticas e isoentropicas.

DENSIDAD RELATIVALa podemos definir la densidad relativa de la substancia, como el resultado del cociente entre el valor de su densidad y la densidad de la substancia de referencia o patrn.

Para el lquido, se acostumbra a tomar como referencia el agua y su densidad a 4 C. Como el valor de la densidad del agua a esta temperatura es de 1 g/cm, en este caso, el valor de la densidad, y el de la densidad relativa coinciden.

Para los gases, se acostumbra a tomar como referencia el aire y su densidad a una presin de 1 atmsfera, y una temperatura de 0 C, que es de 1,2928 Kg/m.

COMPRESIBILIDADLa compresibilidad se refiere al cambio de volumen (V) que sufre una sustancia cuando se le sujeta a un cambio de presin. La cantidad usual que se emplea para medir este fenmeno es el modulo volumtrico de elasticidad, o sencillamente modulo volumtrico, (E):

LIQUIDOMODULO VOLUMETRICO PSI MPaAceite para maquinaria189 0001303Agua3160002179Mercurio3 590 00024750

VISCOSIDADLa viscosidad es la principal caracterstica de la mayora de los productos lubricantes.

Es la medida de la fluidez a determinadas temperaturas.

Si la viscosidad es demasiado baja el film lubricante no soporta las cargas entre las piezas y desaparece del medio sin cumplir su objetivo de evitar el contacto metal-metal.

Si la viscosidad es demasiado alta el lubricante no es capaz de llegar a todos los lugares en donde es requerido.

Al ser alta la viscosidad es necesaria mayor fuerza para mover el lubricante originando de esta manera mayor desgaste en la

bomba de aceite, adems de no llegar a lubricar rpidamente en el arranque en frio.

La medida de la viscosidad se expresa comnmente con dos sistemas de unidades SAYBOLT (SUS) o en el sistema mtrico CENTISTOKES (CST).

Como medida de la friccin interna acta como resistencia contra la modificacin de la posicin de las molculas al actuar sobre ellas una tensin de cizallamiento.

Intervalos de viscosidad permisibles para las clasificaciones de lubricantes SAEIntervalo de Viscosidades (centistokes) aA 0FA 210FTipo de lubricanteNmero de viscosidadSAEMnimoMximoMnimoMximoCarter del cigeal5W10W20W203040501300260013002600105003.93.93.95.79.612.916.89.612.916.822.7Trasmisin y eje758090140250150001500010000075120200120200Fludo de transmisinautomticaTipo A39b43b78.5

NDICE DE VISCOSIDADLos cambios de temperatura afectan a la viscosidad del lubricante generando as mismo cambios en sta, lo que implica que a altas temperaturas la viscosidad decrece y a bajas temperaturas aumenta.

Arbitrariamente se tomaron diferentes tipos de aceite y se midi su viscosidad a 40*C y 100*C, al aceite que sufri menos cambios en la misma se le asign el valor 100 de ndice de viscosidad y al que vari en mayor proporcin se le asign valor 0 (cero) de ndice de viscosidad.

Luego con el avance en el diseo de los aditivos mejoradores del ndice de viscosidad se logr formular lubricantes con ndices mayores a 100.

VISCOSIDAD DINMICA(t)

Conforme un fluido se mueve, dentro de el se desarrolla un esfuerzo cortante, cuya magnitud depende de la viscosidad del fluido. Se define al esfuerzo cortante. denotado con la letra griega t (tao) como la fuerza que se requiere para que una unidad de area de una sustancia se deslice sobre otra.

Entonces, t es una fuerza dividida entre un area, y se mide en las unidades de N/m2 (Pa) o lb/pie2.

En fluidos como el agua, el alcohol u otros liquidos comunes, la magnitud del esfuerzo cortante es directamente proporcional al cambio de velocidad entre las posiciones diferentes del fluido.

La figura 2.1 ilustra el concepto de cambio de velocidad en un fluido con el esquema de una capa delgada de fluido entre dos superficies, una de las cuales es estacionaria, en tanto que la otra esta en movimiento. Una condicion fundamental, cuando un fluido real esta en contacto con una superficie de frontera, es que el fluido tenga la misma velocidad que esta.

Entonces, en la figura 2.1 la parte del fluido en contacto con la superficie inferior tiene una velocidad igual a cero, y aquella en contacto con la superficie superior tiene una velocidad v. Si la distancia entre las dos superficies es pequena, entonces la tasa de cambio de la velocidad con posicion v es lineal. Es decir, varia en forma lineal.

El gradiente de velocidad es una medida del cambio de velocidad, y se define como Dv/Dy. Tambien se le denomina tasa cortante.

Figura 2.1 Gradiente de velocidad de un fluido en movimiento

El hecho de que el esfuerzo cortante en el fluido sea directamente proporcional al gradiente de velocidad se enuncia en forma matematica asi:

= h (Dv/Dy)

donde a la constante de proporcionalidad h(letra eta, en griego) se le denomina viscosidad dinamica del fluido.

En ocasiones se emplea el termino viscosidad absoluta.

Usted puede visualizar la interpretacion fisica de la ecuacion (2-1) si mueve un fluido con una vara.

Accion de moverlo hace que en este se cree un gradiente de velocidad.

Se requiere una fuerza mayor para agitar un aceite frio que tenga viscosidad elevada (valor elevado de h), que la que se necesita para mover agua, cuya viscosidad es menor.

Este es un indicador del esfuerzo cortante mayor en el aceite frio.

La aplicacion directa de la ecuacion (2-1) se emplea en ciertos tipos de dispositivos para medir la viscosidad, como se explicara despues.

PROPIEDADES FSICAS DEL AGUATemperatura (C)Peso especfico (kN/m3)Densidad (kg/m3)Mdulo de elasticidad (kN/m2)Viscosidad dinmica (Ns/m2)Viscosidad cinemtica (m2/s)Tensin superficial (N/m)Presin de vapor (kN/m2)09,805999,81,98 1061,781 10-31,785 10-60,07650,6159,8071000,02,05 1061,518 10-31,519 10-60,07490,87109,804999,72,10 1061,307 10-31,306 10-60,07421,23159,798999,12,15 1061,139 10-31,139 10-60,07351,70209,789998,22,17 1061,102 10-31,003 10-60,07282,34259,777997,02,22 1060,890 10-30,893 10-60,07203,17309,764995,72,25 1060,708 10-30,800 10-60,07124,24409,730992,22,28 1060,653 10-30,658 10-60,06967,38509,689988,02,29 1060,547 10-30,553 10-60,067912,33609,642983,22,28 1060,466 10-30,474 10-60,066219,92709,589977,82,25 1060,404 10-30,413 10-60,064431,16809,530971,82,20 1060,354 10-30,364 10-60,062647,34909,466965,32,14 1060,315 10-30,326 10-60,060870,101009,399958,42,07 1060,282 10-30,294 10-60,0589101,33

VISCOSIDAD CINEMTICA (u): Representa la caracterstica propia del lquido desechando las fuerzas que generan su movimiento. Se obtiene mediante el cociente entre la viscosidad dinmica o absoluta () y la densidad () de la sustancia en cuestin: = h / (m2/s)

En la siguiente tabla se presentan las unidades de la viscosidad cinemtica:

Las viscosidades cinematicas de liquidos industriales comunes, como los mencionados en los apendices A-D en la seccion 2.8.

varian aproximadamente entre 1.0 X 10 -7 m2/s y 7.0 X 10-2 m2 / s . Es frecuente que valores mas convenientes se expresen en mm2/s, donde

1.0 X 106 mm2/ s = 1.0 m2/ s

36034032030028026024022020018016014012010080604020010 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75Viscosidad cinematica v (mm2/s)Segundos Seybolt Universal SUS

BIBLIOGRAFIA DE IMGENES

www.pedeca.eswww.monografas.comhttp://www.fmed.uba.ar/depto/tec_dieto/t2014.pdf

BIBLIOGRAFIA DE TEXTOSJos Agera Soriano Diseo de maquinas NORTON.Diseo de maquinas FAYLESMonografias.comhttp://www.monografias.com/trabajos13/visco/visco.shtml#ixzz3RA2gXWEo