Fluido Newtoniano

Mecánica de Fluidos

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Tema 1.

CONSIDERACIONES BÁSICAS
Definición de Fluido
Un fluido es una sustancia que se deforma continuamente al ser sometida a un esfuerzo cortante (esfuerzo tangencial), no importa cuan pequeño sea éste. • Fluido es aquella sustancia que, debido a su poca cohesión intermolecular, carece de forma propia y adopta la forma del recipiente que lo contiene. De hechosegún estas dos definiciones los fluidos comprenden los estados líquido y gaseoso de la materia. La diferencia fundamental entre un fluido y un sólido se puede explicar con la siguiente figura, en donde se ha representado una sustancia colocada F sobre una base fija y sobre la cual se coloca un elemento adherido. Si el elemento entre la base y el elemento superior es un sólido entonces si seaplica una fuerza F se producirá una deformación en el elemento que será proporcional al esfuerzo aplicado. En cambio si el elemento es un fluido entonces se producirá un desplazamiento cuya velocidad es proporcional a la fuerza aplicada. Mientras no cese la fuerza continuara a existir el desplazamiento. •

Campo de la Mecánica de Fluidos
• • • • • • • • • • Maquinas de fluido, turbomáquinas(bombas, turbinas). Redes de distribución de fluido (agua, gas, petróleo). Transporte en general, navegación principalmente. Regulación de máquinas. Sistemas de ventilación y climatización en general. Aerodinámica (diseño de carrocerías, etc). Transmisiones y controles hidráulicos y neumáticos. Lubricación. Medicina (flujo sanguíneo). Deporte (efectos en el movimiento de pelotas, flujo alrededor delcuerpo en natación, etc)

Leyes Básicas de la Mecánica de Fluidos
• • • • • Conservación de la masa o continuidad Segunda ley de newton del movimiento Momento de la cantidad de movimiento o impulso Primera ley de termodinámica Segunda ley de termodinámica

Métodos de Análisis
En la mecánica básica se usa generalmente el método del diagrama de cuerpo libre para describir el comportamiento delos cuerpos sólidos. En los fluidos este método no es aplicable, se pueden entonces utilizar dos métodos que son el análisis de un sistema o el análisis de un volumen de control. A su vez estos dos métodos tienen diversos enfoques y métodos de descripción aplicables

Jean-François DULHOSTE – Escuela de Ingeniería Mecánica - ULA

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Sistema y volumen de controlSistema
Un sistema se define como una cantidad de masa fija e identificable; las fronteras del sistema lo separan de sus alrededores. Dichas fronteras pueden ser fijas o móviles (deformables), pero no puede haber flujo a través de ellas. Por ejemplo un conjunto cilindro pistón puede ser considerado como un sistema.

Pistón GAS

Frontera del sistema
Volumen de control
También denominado sistemaabierto. Es un volumen arbitrario a través del cual se mueve un fluido. La frontera geométrica del volumen de control se denomina superficie de control. La superficie de control puede ser real o imaginaria, puede estar en reposo o en movimiento. Por ejemplo el flujo en un tubo.

Tubo Flujo

Volumen de Control
Enfoque diferencial y enfoque integral
Enfoque diferencial

Superficie de ControlSi se usan sistemas o volúmenes de control infinitesimales las ecuaciones resultantes son ecuaciones diferenciales que describen el movimiento de un fluido en detalle infinitesimal. Este enfoque sirve para determinar el comportamiento detallado del flujo, es decir punto a punto. Se usa en los métodos de cálculo numérico tales como diferencias finitas, elementos finitos, etc.

Enfoqueintegral
Si se usan sistemas o volúmenes de control finitos las ecuaciones resultantes serán del tipo global, se trata de ecuaciones que describen el comportamiento integral del flujo. Este enfoque se utiliza para el cálculo de flujos y sus efectos de forma analítica.

Jean-François DULHOSTE – Escuela de Ingeniería Mecánica - ULA

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Métodos de descripción
Descripción...