Mecanica de fluidos

MECANICA DE FLUIDOS

INTRODUCCION.- La mecánica de fluidos es la rama de la ciencia que estudia los fluidos en reposo y en movimiento.
El estudio de la mecánica de los fluidos trata la aplicación de principios fundamentales de mecánica y termodinámica para lograr entender los fenómenos y las herramientas analíticas que se utilizan para diseñar y evaluar equipos y procesos donde el fluido estépresente.
El campo de aplicación de la mecánica de los fluidos se encuentra en:
• Transporte de fluidos
• Generación de energía
• Control ambiental
• Transporte
Transporte de fluidos.- sistema de suministro de agua de una cuidad, tuberías de gas natural, alcantarillado, transporte en tuberías en plantas industriales. El ingeniero debe diseñar sistemas de tuberías que puedeninvolucrar el uso de bombas, compresores, válvulas y otros componentes. Además puede adecuar un sistema existente para satisfacer nuevas necesidades.
Generación de energía.- el uso de plantas térmicas a vapor, motores a combustión interna, centrales hidroeléctricas, plantas eólicas, turbinas a gas, involucran el flujo de fluidos bastantes complicados.
Control ambiental.- gran parte de lossistemas de acondicionamiento de aire en edificio, requieren el movimiento de un fluido para transportar energía de un lugar a otro.
Transporte.- dentro de la atmósfera terrestre todo el transporte se realiza dentro de un medio fluido. El movimiento de un cuerpo dentro de un fluido genera fuerzas que se oponen al movimiento. Mediante la mecánica de los fluidos se pueden obtener diseños que permitenminimizar estas fuerzas. Como así también genera fuerzas de flotación que permiten que los barcos floten y de sustentación alrededor de los aviones.
Los fluidos.- la materia puede encontrarse como sólido, líquido y gaseoso (o vapor).
Para definir fluido debemos encontrar una característica que sea común tanto a un líquido como a un gas, pero que no sea cumplida por un sólido.
Un sólido no cambiafácilmente su forma. Un fluido cambia fácilmente su forma, Un líquido cambia fácilmente su forma no así su volumen y los gases cambian fácilmente su forma y volumen.

Considere un trozo imaginario de sólido al cual se le aplica una fuerza cortante en uno de sus lados, manteniéndose fijo el lado opuesto.
◊ τ τφ1 φ2
Sólido sólido sólido

(a) (b) (c)φ1=φ2

Una vez aplicada la fuerza al sólido, este se deforma, alcanzando una deformación que se puede medir como φ1. Si se mantiene la fuerza actuando sobre el sólido. Esta deformación también permanecerá exactamente igual a φ1. Al retirar la fuerza el sólido retornará a su forma original, siempre que el sólido haya estado trabajando dentro dellímite elástico.
Veamos ahora el comportamiento de un fluido a la acción de una fuerza cortante.
τ τ τ

φ1 φ2
fluido fluidofluido

(a) (b) (c)

Al aplicar una fuerza cortante a un elemento de fluido, este tomará después de un intervalo de tiempo una deformación indicada por φ1, un tiempo más adelante su deformación será φ2 > φ1, de hecho el fluido continuara deformándose mientras continué aplicada la...