Mantenimiento

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE DEPARTAMENTO DE FISICA PROGRAMA DE PERFECCIONAMIENTO FUNDAMENTAL

Jornada Enero 2001

UNIDAD DE FLUIDOS
GUIA PARA EL PROFESOR

INTRODUCCION
La mecánica de fluidos estudia los fluidos tanto en estado de equilibrio o reposo, que es la hidrostática, como también en estado de movimiento, que es la hidrodinámica. Cuando se habla de fluidos, en general serefiere tanto a líquidos como a gases. Sin duda, que en el medio en que se desarrolla nuestras vidas los más importantes son el agua y el aire, como también lo son los combustibles, los lubricantes, etc. Las propiedades de los fluidos de líquidos como gases se aplican tanto al flujo de aire a través de las tuberías de agua, de gasolina, de los tubos bronquiales como al flujo de sangre a través de losvasos sanguíneos El aprovechamiento de los recursos hidráulicos y el estudio de ellos por parte de la ingeniería nos llevan al buen uso de la energía hidráulica. Las estructuras hidráulicas, la ingeniería naval son factibles de analizarlas debido al estudio del comportamiento del agua. El control y transmisión neumática, la refrigeración, el aire acondicionado, la meteorología, el aire comprimidoson factibles de analizarlos debido al estudio del comportamiento del aire. El estudio de la mecánica de fluidos resuelve la problemática de la construcción de las redes de distribución de agua, de gas, de oleoductos, de gasoductos. La mecánica de fluidos moderna nace con Prandtl en la primera década de este siglo, es él, el que realizó la síntesis entre la hidráulica práctica y la hidrodinámica. Alo largo de los siglos son muchas las personas que han contribuido con su aporte para llegar hasta el desarrollo actual de esta ciencia, entre ellas podemos citar a Arquímedes, Torricelli, Pascal, Newton, Bernoulli, Euler, Lagrange, Venturi, Poiseulli, Weisbach, Reynold, Froude, Stoke y el más reciente Prandtl. En el siguiente punto se darán algunas definiciones y propiedades comportamiento de losfluidos. básicas para entender el

I.-

PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS Y DEFINICIONES

Los conceptos de densidad y de viscosidad desempeñan papeles importantes en el movimiento de los fluidos, tanto en conductos cerrados como abiertos; la tensión superficial influye en el movimiento de pequeños chorros y ondas, altera el movimiento en los conductos de pequeña sección. El cuerpo humano emplealos tensioactivos para reducir la tensión superficial en el revestimiento mucoso de los alvéolos pulmonares que son las pequeñas cavidades en las que terminan los tubos bronquiales de los Documento confeccionado por Cecilia Toledo Valencia ctoledo@lauca.usach.cl 1

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE DEPARTAMENTO DE FISICA PROGRAMA DE PERFECCIONAMIENTO FUNDAMENTAL

pulmones. La presión de vaportambién desempeña un papel importante en el cambio de la fase de líquido a gas. ¿QUE SE ENTIENDE POR FLUIDO? Generalmente se acostumbra a decir que un fluido es una sustancia que se caracteriza por poseer un volumen definido, pero no una forma definida. Una definición adecuada de este concepto se basa en el concepto de fatiga o esfuerzo tangencial (τt). Esfuerzo tangencial (τt). : Tomando unelemento de área pequeño dA sobre el que actúa un elemento de fuerza dF en general se define el esfuerzo por la expresión τ = dF / dA . Los esfuerzos pueden ser normales o bien tangenciales Para los esfuerzos tangenciales o de cortadura (τt), la fuerza es paralela o tangente al área sobre la que actúa; se producen tanto en los sólidos como en los fluidos.

dFt
dA

dF t τ = t dA
Para el caso deesfuerzos normales ( τn ), la fuerza es normal ( perpendicular ) al área que resiste la deformación, pudiendo ser de compresión , es decir , la fuerza se aplica contra la superficie, o esfuerzo de tracción, es decir, la fuerza se aplica en la superficie pero “tirando” de ella hacia afuera

dA

dFn

dF τn = n dA

Los líquidos no soportan esfuerzo de tracción, pueden sólo soportar esfuerzos de...