fluidos

Tema 6. Mecánica de fluidos
6.1 Introducción
6.2 Fuerzas en el interior de un fluido. Concepto de presión.
Manómetros y barómetros.
6.3 Ecuación fundamental de la estática de fluidos.
Consecuencias.
6.4 Principio de Arquímedes. Equilibrio de los cuerpos
sumergidos y flotantes.
6.5 Movimiento de un fluido. Líneas y tubos de corriente.
Regímenes de movimiento.
6.6 Flujo a través de unasuperficie. Gasto o caudal. Ecuación de
continuidad.
6.7 Fluidos ideales. Ecuación de Bernoulli. Aplicaciones.
6.8 Fluidos reales. Viscosidad. Pérdida de carga

6.1 Concepto de fluido

“Sustancia que se deforma fácilmente y que no posee forma
definida, adaptándose a la forma del recipiente que lo contiene”

http://www.youtube.com/watch?v=rqG2Oas0r0I
Medios granulares y fluidos nonewtonianos

Densidad

En general, la densidad puede ser función de
las coordenadas (posición) y del tiempo.

Deformación por compresión en fluidos.
•Concepto de fluido incompresible

Densidad relativa:

r 


 agua

Concepto de fluido

Fluido: Estado de agregación de la materia que
sufre una deformación continua cuando se somete
a un esfuerzo cortante, por pequeño que éste sea.Concepto de fluido
Δx= vt
V
L



v v

y L

y
x

F

Esfuerzo cortante:
A
x vt
Deformación angular:
  tan 

L
L
d v
Velocidad de deformación angular:

dt L

d v

dt y

Viscosidad

Relación causa-efecto en la deformación continua de un
fluido bajo la acción de un esfuerzo cortante

Para fluidos Newtonianos:

v
v
  
L
y

η =Coeficiente de viscosidad

[Ns/m2]

Unidad tradicional: Poise = dina s cm-2 =0.1 N s m-2
Viscosidad del agua a 20ºC = 1cp = 10-3 N s m-2

viscosidad

En líquidos la viscosidad tiene su origen en las fuerzas
intermoleculares de cohesión, y disminuye con la temperatura
En gases las fuerzas de cohesión son despreciables y las
moléculas interactúan durante las colisiones, que aumentancon T y, por ende, la viscosidad.
En gases, parte de las moléculas de una capa penetran (por
intercambio difusivo) en las de la capa adyacente, modificando
la velocidad macroscópica de ésta. Este fenómeno contribuye a
la viscosidad efectiva en los gases
Un fenómeno similar también puede darse en líquidos (en
régimen turbulento)

viscosidad

• Si en un fluido no hay capas en desplazamientorelativo
no actúan esfuerzos cortantes
v
 0   0
y
• En estática de fluidos la viscosidad no juega ningún papel
• En muchos casos interesa manejar el concepto de fluido
ideal como aquel que es incompresible y sin viscosidad. En
este caso tampoco aparecen esfuerzos cortantes.

Hipótesis de medio continuo

Frente al estudio del movimiento de cada molécula, asumiremos
que losfluidos se comportan como un medio continuo
Concepto de partícula fluida: volumen dV suficientemente pequeño
como para aplicar cálculo diferencial, pero lo bastante grande
como para que las propiedades fluidodinámicas tengan sentido
estadístico.

Presión en el seno de un fluido

¿Es la presión en el seno
de un fluido el resultado
de su propio peso?

13.4-8. Presión en el seno de unfluido

Fuerzas intermoleculares
Estructura de la molécula de agua

Fuerzas intermoleculares
o fuerzas de cohesión

Fuerzas intermoleculares

F
Fuerza
repulsiva
Fluido comprimido

Distancia de equilibrio

r

Fuerza atractiva

Fuerzas intermoleculares típicas

Ecuación fundamental de la hidrostática

Fluido en equilibrio en el seno de un campo gravitatorio

g
w

dp
 g Ec. Fundamental de la
estática de fluidos
dy

Ecuación fundamental de la hidrostática

y

Y2,p2
h

Y2,p2
Y1,p1

dp
  g
dy

p   gy

p2  p1  g ( y 2  y1 )

Si y2 está en la superficie libre  p2= pat
Llamando h= y2-y1

p1  pat  gh
pman  p1  pat  gh

Presión en el seno de un fluido
La presión en un fluido es igual en todos los puntos con la...