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
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