Mecanica de fluidos i propiedades

Unidad I Mecánica de Fluidos I

MECANICA DE FLUIDOS
I. INTRODUCCION Y PROPIEDADES

1.1 Fluido: Líquidos y Gases
Toda la materia existe en uno de los dos estados: sólido o fluido, las dos categorías de los fluidos son líquidos y gases. Un líquido es prácticamente incompresible comparado con un gas. Un líquido vaciado dentro de un recipiente, si tiene un volumen menor que el volumen delrecipiente, llenará el recipiente sólo parcialmente y adoptará la forma del recipiente sobre todos los lados del líquido excepto la superficie libre en la parte superior. Un gas vaciado en un recipiente, indiferente de la cantidad del gas o del tamaño del recipiente, llenará completamente el recipiente. Oliver Lodge expresó esto como: “Un sólido tiene volumen y forma; un líquido tiene volumen pero noforma; un gas no tiene volumen ni forma”

Fig 1.1 Fluido Viscoso Un fluido puede definirse como un material que se deforma continua y permanentemente con la aplicación de un esfuerzo cortante, no importa que tan pequeño sea.

1.2 Mecánica de los Fluidos
La Mecánica de Fluidos es el estudio del comportamiento del fluido en movimiento o en reposo. El estudio toma en consideración las propiedadesde los fluidos y las fuerzas que interactúan entre el fluido y sus fronteras, determinando un patrón de flujo resultante.

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Figs 1.2 Aplicaciones de la Mecánica de Fluidos

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1.3 Métodos de Análisis
Para explicar y poder predecir el comportamientodel fluido es esencial estudiar y aplicar las leyes y principios que describen el comportamiento de las propiedades físicas de los fluidos ante diferentes condiciones y estados como son: Principio de conservación de la materia (Ecuación de Continuidad) Principio de conservación de cantidad de movimiento (2da. Ley de Newton) Principio de conservación de la energía (1ra. Ley de la Termodinámica)Principio de entropía (2da. Ley de la termodinámica) Ecuación de Estado del Gas ideal, describe las propiedades de los fluidos

1.4 Clasificación de Fluidos
Flujo Viscoso- Flujo Real Flujo que presenta resistencia (esfuerzo cortante) al movimiento, los esfuerzos cortantes solo existen cuando el fluido está en movimiento y cuando el fluido sea viscoso. La viscosidad es una característica exhibida portodos los flujos reales

Fig 1.3 Flujo Viscoso -Real

Flujo Rotacional – Flujo Irrotacional Es rotacional cuando las partículas de fluido poseen rotación respecto a un eje cualquiera y es irrotacional cuando las partículas no admiten rotación durante su desplazamiento alrededor de ningún eje, entonces no se producen pares ni esfuerzos cortantes, por lo tanto un flujo irrotacional es tambiénun flujo ideal. Flujo Ideal Es aquel que puede ser definido como no viscoso, por lo tanto no existirán esfuerzos cortantes cuando el fluido esté en movimiento. Flujo Laminar Cuando solo los esfuerzos cortantes actúan en su movimiento. El fluido se desplaza en láminas paralelas entre sí. Las partículas se rigen por la Ley de viscosidad de Newton.

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Unidad I Mecánica de Fluidos IFig 1.4 Flujo Laminar Flujo Turbulento Cuando la trayectoria de las partículas es irregular, ocasionando transferencia de cantidad de movimiento de una porción a otra del fluido.

Fig 1.5 Flujo Turbulento Es unidimensional cuando todos los parámetros de flujo son asumidos constantes en la sección normal al flujo. Hay solo una gradiente de velocidad en la dirección del flujo. En realidad un flujounidimensional no existe pero usualmente se usa como simplificación.
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Es bidimensional cuando las partículas fluyen sobre planos paralelos horizontales o verticales. Hay dos gradientes de velocidad Es tridimensional cuando las propiedades del fluido se pueden describir en los tres ejes coordenados.

Ideal Flujo Real

Irrotacional (Flujo...