Mecanica de fluidos

MECÁNICA DE FLUIDOS E INGENIERÍA DE FLUIDOS

"Más fácil me ha sido encontrar las leyes con que
se mueven los cuerpos celestes, los que están a
millones de kilómetros, que definir las leyes del
movimiento del agua, que corre frente a mis ojos".

Calileo Galilei

1. Historia de la mecánica de fluidos.-

La moderna mecánica de fluidos nace con Ludwing Prandtl, quien en 1904 elaboró lasíntesis entre la hidráulica práctica y la hidrodinámica teórica al introducir la teoría de capa límite.

Varios matemáticos geniales del siglo XVIII; Bernouillí, Clairaut, D'Alembert, Lagrange y Euler habían elaborado, con la ayuda del cálculo diferencial e integral, una síntesis hidrodinámica perfecta; pero no habían obtenido resultados prácticos ni explicado ciertos fenómenos observados en larealidad. Por otro lado, los técnicos hidráulicos habían desarrollado multitud de fórmulas empíricas y experimentos para la solución de los problemas que las construcciones hidráulicas presentaban, sin preocuparse de buscarles base teórica alguna.

El aporte de Prandtl fue justamente lograr que ambas tendencias se unifiquen para marcar el inicio de una nueva ciencia con base teórica y respaldoexperimental. El cuadro presentado es una síntesis apretada de los científicos v técnicos que contribuyeron al desarrollo de la mecánica de fluidos.

2. Conceptos.-

Mecánica de Fluidos e Ingeniería Mecánica de Fluidos (IMF) son términos que a veces se usan indistintamente, habiendo ciertamente diferencias entre ellos.

Ciencia se define como una doctrina metódicamente formada y ordenada conun conocimiento cierto de las cosas por sus principios y causas; mientras que ingeniería es el conjunto de conocimientos y técnicas que aplican el saber científico a la solución de problemas específicos de la realidad.

La mecánica de fluidos es parte de la física y como tal, es una ciencia especializada en el estudio del comportamiento de los fluidos en reposo y en movimiento. Pero, ¿Qué es unfluido?, un fluido se define como una sustancia que cambia su forma con relativa facilidad, los fluidos incluyen tanto a los líquidos, que cambian de forma pero no de volumen, como a los gases, los cuales cambian fácilmente de forma y de volumen.

Existe otra definición más elaborada que define a un fluido como una sustancia capaz de fluir; entiéndase la fluidez como la propiedad de deformarsecontinuamente bajo la acción de una fuerza tangente al piano de aplicación por pequeña que sea.

La mecánica de fluidos forma parte de la currícula de la mayoría de ingenierías porque nos proporciona los fundamentos y herramientas necesarios para diseñar y evaluar equipos y procesos en campos tecnológicos tan diversos como el transporte de fluidos, generación de energía, control ambiental,vehículos de transporte, estructuras hidráulicas, etc.

Tales fundamentos se refieren a la naturaleza de los fluidos y de las propiedades que los describen; las leyes físicas que gobiernan su comportamiento; la expresión matemática de estas leyes y las diversas metodologías que pueden emplearse en la solución de los problemas.

La mecánica de fluidos clásica se divide principalmente en estática defluidos y dinámica de fluidos.







La estática de fluidos se ocupa del estudio de las leyes y condiciones que rigen el equilibrio de los fluidos en reposo teniendo en cuenta la acción de las fuerzas a que se hallan sometidos. En tanto que, la dinámica de fluidos estudia las leyes del movimiento de los fluidos, las fuerzas que intervienen en tal movimiento y su interacción con loscuerpos sólidos.

Dada la complejidad de la materia en estudio, la dinámica de fluidos se subdivide por las características físicas del fluido o el tipo de método empleado para resolver el problema.

El flujo viscoso es el estudio del flujo real, ya que al tener en consideración la viscosidad del fluido se producen las fuerzas viscosas. El flujo turbulento se caracteriza porque las partículas...