Mecanica De Fluidos

MECANICA DE FLUIDOS
Mecánica de fluidos se refiere al estudio del comportamiento de los fluidos, ya sea en reposo o en movimiento. Los fluidos pueden ser líquidos como agua, gasolina o gases como oxigeno, nitrógeno o helio. Los principios físicos más útiles en las aplicaciones de la mecánica de fluidos son el balance de materia, o ecuación de continuidad, las ecuaciones del balance de cantidadde movimiento y el balance de energía mecánica.
Al abrir un grifo el agua llega a través de un sistema de distribución compuesto de bombas, válvulas y tubos. La fuente de agua puede ser un tanque de almacenamiento, una represa, un rio o un pozo. El flujo del agua desde su fuente hasta el grifo está controlado por los principios de la mecánica de fluidos.

MECANICA DE FLUIDOS COMPRESIBLES(GASES)
Los fluidos compresibles son los gases que varían su densidad al hacerlo la presión.
En el flujo de fluidos compresibles, a densidades ordinarias y velocidades elevadas, el parámetro fundamental es el número de Mach.
El número de Mach, que se designa por NMa, se define como la relación entre la velocidad u del fluido y la velocidad a del sonido en el fluido, para las condiciones de flujo,Se entiende por velocidad del fluido, el valor de la velocidad relativa del fluido con respecto al sólido que lo limita o en el cual está sumergido, bien considerando que el sólido es estacionario y el fluido se mueve sobre él, o bien que el fluido está estacionario y el sólido se mueve a través del fluido. Por definición, el número de Mach es igual a la unidad, cuando la velocidad del fluido esigual a la del sonido en el mismo, a la presión y temperatura del fluido. Según que el número de Mach sea menor, igual o mayor que la unidad, el flujo recibe el nombre de subsónico, sónico o supersónico.
Los problemas más interesantes del flujo de fluidos compresibles, se encuentran en el intervalo de velocidades elevadas, para las cuales el número de Mach es próximo o superior a la unidad.
Seutilizan las siguientes relaciones básicas para el flujo de fluidos compresibles:
1. La ecuación de continuidad.
2. El balance de energía total para el flujo estacionario.
3. El balance de energía mecánica con fricción de pared.
4. La ecuación de estado de los gases ideales.
Cada una de estas ecuaciones se expresa en una forma adecuada.
Ecuación de continuidad.

Balance de energía total.Balance de energía mecánica.

Donde R = constante de la, ley de los gases ideales, en unidades de energía mecánica por mol y por grado de temperatura absoluta.
M = peso molecular.

MECANICA DE FLUIDOS NO COMPRESIBLES (LIQUIDOS)
Los fluidos incompresibles son los líquidos que no varían su densidad al hacerlo la presión.
En el flujo de fluidos no compresibles, el parámetro fundamentales el número de Reynolds, el cual es también un parámetro importante en algunas aplicaciones del flujo de fluidos compresibles. Los procesos industriales exigen necesariamente el flujo de fluidos a través de tuberías, conducciones y aparatos.
Flujo de fluidos no compresibles a través de tuberías
El flujo a través de conducciones circulares es importante, no sólo como operación de ingeniería,sino también como un ejemplo de relaciones cuantitativas sobre el flujo de fluidos en general.
Flujo turbulento en tuberías y conducciones cerradas
En el flujo de un fluido a través de una conducción cerrada no puede existir permanentemente turbulencia en el límite entre el sólido y el fluido en movimiento. La velocidad es cero en la interfase a causa de la adherencia del fluido al sólido, y noexisten componentes normales de la velocidad a la pared. Dentro de un delgado volumen inmediatamente adyacente a la pared el gradiente de velocidad es esencialmente constante y en la mayor parte el flujo es viscoso.

En la Figura se presenta una típica distribución de velocidad para un fluido newtoniano que circula con flujo turbulento en una tubería lisa con un número de Reynolds de 10 000. La...