estática de fluidos

Mecánica de los Fluidos

1

Contenido
1
2

Estática de los Fluidos
Dinámica de los Fluidos Ideales y
caracterización de medidores de flujo

3

Pérdidas totales de energía generadas
por un fluido real incompresible

4

Equipos de transporte. Bombas

LOGO

LOGO

La estática de los fluidos estudia los fluidos en
equilibrio o en reposo.
La hidrostática estudia
a loslíquidos en reposo

La aerostática
estudia los gases

3

LOGO

Fluido

Se caracteriza por la movilidad relativa de las
moléculas y se deforma continuamente cuando se le
aplica una fuerza tangencial, por muy pequeña que
esta sea.
ETANOL

METANOL

ACEITES

AGUA

LÍQUIDOS

AIRE

GASOLINA

GLICERINA

H2

H2O(g)

O2

GASES

CO2
4

LOGO

Tipo de fluido
FLUIDOLÍQUIDO

GASES

A una presión y temperatura
específica ocupan un volumen
determinado,
prácticamente
constante
y
no
puede
ser
modificado por compresión debido a
que los líquidos ofrecen gran
resistencia al cambio de volumen.

A una presión y temperatura
determinada ocupan el volumen del
recipiente que los contiene, ofrecen
poca resistencia al cambio de
volumen y forma.FLUIDOS
INCOMPRESIBLES (ρ=ctte)
ρ

FLUIDOS COMPRESIBLES
(ρ=varía con T y P)
ρ
5

LOGO

Densidad

Es la cantidad de masa por unidad de volumen de
una sustancia
ECUACIÓN

m
ρ=
V

DIMENSIÓN

[ρ ] = M

La densidad de líquidos y
sólidos

NO

VARÍA

significativamente con la
Temperatura o la presión

UNIDADES

−3

L

kg / m 3
lbm / ft

3

kg
ρ H 2O a 4 ºC =1000 3
m
kg
ρ H 2O a 90 ºC = 965,3 3
m

6

LOGO

Peso específico

Es la cantidad de peso por unidad de volumen de
una sustancia
ECUACIÓN

w
γ γ== ⋅ g
ρ
V

DIMENSIÓN

UNIDADES

2 2

[γ ] = M

−2 −2

L s

kg / m s
lbf / ft

3

lbf = 1lbm.32,2 ft / s 2

El peso específico en líquidos y sólidos NO VARÍA
significativamente con la temperatura o la presión
7LOGO

Gravedad específica

Es la relación entre la densidad de una sustancia y
la densidad de otra tomada como referencia
ECUACIÓN

ρS
δ=
ρH O

DIMENSIÓN

UNIDADES

[δ ] = 1

2

EL AGUA
es la referencia para
expresar la δ de los
LÍQUIDOS Y SÓLIDOS

EL AIRE
es la referencia para
expresar la δ de los
GASES.
8

Densidad, peso, gravedad esp.

ρ, γ, δ

LOGOdisminuyen con el aumento de la
temperatura

INVESTIGAR PARA UN LÍQUIDO CUALQUIERA LOS VALORES DE
DENSIDAD PARA 5 TEMPERATURAS Y GRAFICARLOS
DENSIDAD DE REFERENCIA PARA LOS LÍQUIDOS

ρ H O a 4 ºC
2

γ H O a 4 ºC
2

kg
= 1000 3
m
kN
= 9,81 3
m

ρ H O a 4 ºC

lbm
= 62,4
3
pie

γ H O a 4 ºC

lbf
= 62,4
3
pie

2

2

9

Presión

LOGO

Se define como el cocienteentre la
intensidad Fn de una fuerza normal
aplicada sobre una superficie dada y el
área transversal A, de dicha superficie.
ECUACIÓN

Fn
p=
A

DIMENSIÓN

[p ] =

ML − 1t − 2

CONVERSIÓN DE UNIDADES DE PRESIÓN

UNIDADES

Kpa ( NKN / m 2 )
Pa ( / m 2 )
2

psi (lbf / in )
atm
mmHg
2
kgf / cm
10

Ecuación fundamental de la estática

LOGO

Para un fluido estático o enreposo, la PRESIÓN varía
únicamente con el cambio de
ALTURA en el fluido.

DEMOSTRACIÓN
Se toma un elemento cilíndrico delgado, sumergido dentro
de la masa de un fluido a una altura (z) de un nivel de
referencia cualquiera y se aplica la SEGUNDA LEY DE
NEWTON.
11

z2

z1

dz

Ecuación fundamental de la estática

LOGO

F1: Fuerza que ejerce el fluido en la cara inferior delelemento cilíndrico.
F2: Fuerza que ejerce el fluido en la cara superior del elemento cilíndrico.
dW: Fuerza debida al peso

dW = gdm
12

Ecuación fundamental de la estática

LOGO

El cuerpo está en equilibrio, por lo tanto suma de las fuerzas tanto en el
eje x, en el eje y, como en el eje z, son iguales a cero, y se tiene:
z

En el eje x
∑ Fx = m .a

x

F2=(p+dp).A

=0...