instituto tecnologico de huimanguillo

Investigacin

ASIGNATURA: MECANICA DE FLUIDOS DOCENTE: ING. JOS ALBERTO MNDEZ MONTIEL ALUMNOS(A): GABRIELA ROSALDO ALEGANDRONAYELI CRISTHELL PULIDO PEREZROBINSON LANDERO LOPEZ

INDCE

INTRODUCCIN3OBJETIVOS3TEMA 1. INTRODUCCION A LA MECANICA DE FLUIDOS.4ANTECEDENTES DE LA MECANICA DE FLUIDOS4DEFINICIN DE FLUIDOS5CAMPOS DE APLICACIN DE LA MECANICA DE FLUIDO.5TEMA 2 SISTEMAS DE UNIDADES6TEMA 3 DENSIDAD RELATIVA Y ESPECFICA9TEMA 4 VOLUMEN ESPECFICO Y COMPRENSIBILIDAD10TEMA 5 VISCOSIDAD DINAMICA Y CINEMATICA13TEMA 6 TENSIN SUPERFICIAL Y PRESIN DE VAPOR15TEMA 7 CONVERSIONES DEL SISTEMA INTERNACIONAL E INGLES18TEMA 8 METODOS DE MEDICION DE VISCOCIDAD21CONCLUSIN23

INTRODUCCIN

La Mecnica de Fluidos es parte de las ciencias fsicas, y est especializada en el estudio del comportamiento de los fluidos en reposo y en movimiento. Un fluido es una sustancia que cambia su forma con relativa facilidad, los fluidos incluyen tanto a los lquidos, que cambian de forma pero no de volumen; como a los gases, que cambian fcilmente de forma y de volumen. La intencin de este trabajo es difundir y resaltar la importancia que tiene este campo del conocimiento para el desarrollo del pas y nuestra rea de trabajo.

OBJETIVOS

Identificar y conocer los conceptos generalizados en la mecnica de fluido. Resaltar y obtener conocimientos acerca de las aplicaciones y rea de estudios de Mecnica de fluidos.

TEMA 1. INTRODUCCION A LA MECANICA DE FLUIDOS.

Mecnica de fluidos, es la parte de la fsica que se ocupa de la accin de los fluidos en reposo o en movimiento, as como de las aplicaciones y mecanismos de ingeniera que utilizan fluidos. La mecnica de fluidos puede subdividirse en dos campos principales: la esttica de fluidos, o hidrosttica, y la dinmica de fluidos.ANTECEDENTES DE LA MECANICA DE FLUIDOS

La mecnica de fluidos podra aparecer solamente como un nombre nuevo para una ciencia antigua en origen y realizaciones, pero es ms que eso, corresponde a un enfoque especial para estudiar el comportamiento de los lquidos y los gases. La Mecnica de fluidos tiene sus orgenes en la hidrulica, tanto en Mesopotamia como en Egipto alrededor del ao 400 a.C. proliferaron las obras hidrulicas que aseguraban el regado. Posteriormente, los imperios griegos, chino y especialmente, el romano se caracterizan por una gran profusin de obras hidrulica. La mecnica de fluidos podra aparecer solamente como un nombre nuevo para una ciencia antigua en origen y realizaciones, pero es ms que eso, corresponde a un enfoque especial para estudiar el comportamiento de los lquidos y los gases.

La Mecnica de fluidos tiene sus orgenes en la hidrulica, tanto en Mesopotamia como en Egipto alrededor del ao 400 a.C. proliferaron las obras hidrulicas que aseguraban el regado. Posteriormente, los imperios griegos, chino y especialmente, el romano se caracterizan por una gran profusin de obras hidrulica.DEFINICIN DE FLUIDOS

Un fluido es parte de un estado de la materia la cual no tiene un volumen definido, sino que adopta la forma del recipiente que lo contiene a diferencia de los slidos, los cuales tienen forma y volumen definido. Los fluidos tienen la capacidad de fluir, es decir, puede ser trasvasada de un recipiente a otro.CAMPOS DE APLICACIN DE LA MECANICA DE FLUIDO.

La Ingeniera de Fluidos envuelve un amplio rango de aplicaciones que tienen en comn la manipulacin artificial de los fluidos en beneficio del hombre o del medio ambiente. Tales aplicaciones van desde la distribucin del agua en las ciudades, la disposicin de desechos lquidos, la explotacin de aguas subterrneas, la conduccin de agua para riego, la regulacin del cauce de los ros, la proteccin de la lnea costera, la generacin de energa elctrica, el transporte de lquidos y gases en las industrias, hasta la construccin de vehculos terrestres, acuticos y areos.

TEMA 2 SISTEMAS DE UNIDADES

Los sistemas de unidades son conjuntos de unidades convenientemente relacionadas entre s que se utilizan para medir diversas magnitudes (longitud, peso, volumen, etc.). Para tener informacin completa acerca de un fenmeno es necesaria una descripcin cualitativa y cuantitativa del mismo.Ejemplo: LluviaDescripcin cualitativa: Esta tarde ha llovido en MadridDescripcin cuantitativa: El volumen de lluvia ha sido de 50 l/m2Para cuantificar cualquier magnitud se requiere la asignacin de un valor numrico referido a una unidad de medida tomada como patrn.

SISTEMA MKS (metro, kilogramo, segundo)El nombre del sistema est tomado de las iniciales de sus unidades fundamentales.La unidad de longitud del sistema M.K.S.:METRO: Es una longitud igual a la del metro patrn que se conserva en la Oficina Internacional de pesas y medidas. La unidad de masa es el kilogramo:KILOGRAMO: Es una masa igual a la del kilogramo patrn que se conserva en la Oficina Internacional de pesas y medidas. Un kilogramo (abreviado Kg.) es aproximadamente igual a la masa de un decmetro cbico de agua destilada a 4 C.La unidad de tiempo de todos los sistemas de unidades es el segundo.SISTEMA C.G.S. (centmetro, gramo, segundo).El sistema C.G.S. llamado tambin sistema cegesimal, es usado particularmente en trabajos cientficos. Sus unidades son submltiplos del sistema M.K.S.La unidad de longitud: Es el CENTMETRO, o centsima parte del metro.La unidad de masa: Es el GRAMO, o milsima parte del kilogramo.La unidad de tiempo: Es el SEGUNDO

TEMA 3 DENSIDAD RELATIVA Y ESPECFICA

La densidad relativa es una comparacin de la densidad de una sustancia con la densidad de otra que se toma como referencia. Ambas densidades se expresan en las mismas unidades y en iguales condiciones de temperatura y presin. La densidad relativa es adimensional (sin unidades), ya que queda definida como el cociente de dos densidades.A veces se la llama densidad especfica (del ingls specific density) especialmente en los pases con fuerte influencia anglosajona. Tal denominacin es incorrecta, por cuanto que en ciencia el trmino "especfico" significa por unidad de masa.La densidad relativa est definida como el cociente entre la densidad que primordialmente es de unasustanciay la de otra sustancia tomada como referencia, resultandoDnde:es la densidad relativa,es la densidad absoluta yes la densidad de referencia. Para los lquidos y los slidos, la densidad de referencia habitual es la del agua lquida a la presin de 1atmy la temperatura de 4C. En esas condiciones, la densidad absoluta del agua es de 1000kg/m3 Para los gases, la densidad de referencia habitual es la del aire a la presin de 1atmy la temperatura de 0C.Tambin se puede calcular o medir la densidad relativa como el cociente entre los pesos o masas de idnticos volmenes de la sustancia problema y de la sustancia de referencia:

TEMA 4 VOLUMEN ESPECFICO Y COMPRENSIBILIDAD

Es el volumen ocupado por unidad de masa de un material. Es la inversa de laDensidad. No dependen de la cantidad de materia.

VOLUMEN ESPECFICO PARA UN GAS IDEAL.

VOLUMEN ESPECFICO DEL AIRE HMEDO.Enpsicrometra el volumen especfico son los metros cbicos que podra decirse que el aire hmedo que corresponden a un kilogramo de aire seco y es utilizado para el estudio del aire hmedo en el dimensionamiento de sistemas de aire acondicionado.Lacompresibilidades una propiedad de la materia a la cual se debe que todos los cuerpos disminuyan de volumenal someterlos a una presin o comprensindeterminada manteniendo constantes otros parmetros.COMPRENSIBILIDAD DE UN FLUJOEs bsicamente una medida en el cambio de la densidad. Los gases son en general muy compresibles, en cambio, la mayora de los lquidos tienen una compresibilidad muy baja.

COMPRESIBILIDAD EN SLIDOS, LQUIDOS Y GASES.Los slidosa nivel molecular son muy difciles de comprimir, ya que las molculas que tienen los slidos estn muy pegadas y existe poco espacio libre entre ellas como para acercarlas sin que aparezcan fuerzas de repulsin fuertes. Los gaseslos cuales tienen sus molculas muy separadas y que en general son altamente compresibles bajo condiciones de presin y temperatura normales. Los lquidos bajo condiciones de temperatura y presin normales son tambin bastante difciles de comprimir aunque presenta una pequea compresibilidad mayor que la de los slidos.Entermodinmicase define la compresibilidad de un sistema termodinmicocomo el cambio relativo de volumen frente a una variacin de la presin. Compresibilidad isoterma. Compresibilidad adiabticaCOMPRENSIBILIDAD ISOTERMAEs una medida de la compresibilidad de un cuerpo o sistema termodinmico cuando se somete a un proceso termodinmicode transformacin cuasiesttica de presin mientras su temperatura se mantiene constante y uniforme.COMPRENSIBILIDAD ADIABTICAEs una medida de la compresibilidad de un cuerpo o sistema termodinmico cuando se somete a una transformacin cuasiesttica de presin en condiciones de aislamiento trmico perfecto, viene dada por:

Elfactor de compresibilidad(Z), conocido tambin como elfactor de compresin, es la razn del volumen molarde un gascon relacin al volumen molar de un gas ideal a la misma temperatura y presin.

TEMA 5 VISCOSIDAD DINAMICA Y CINEMATICA

La viscosidad es una propiedad cuya importancia radica en que determina el comportamiento, en cuanto al movimiento, que puede presentar un fluido bajo ciertas condiciones. Un fluido puede ser muy viscoso y moverse con dificultad, como por ejemplo la melaza; o puede ser poco viscoso y moverse con facilidad. La viscosidad absoluta o dinmica de todos los fluidos es prcticamente independiente de la presin en el rango de valores que se encuentran en el campo de la ingeniera. La viscosidad cinemtica de los gases vara con la presin debido los cambios de densidad.CAUSAS QUE PRIGINAN LA VISCOSIDAD En lquidos: cohesin molecular En gases: intercambio de cantidad de movimiento Lquidos: la viscosidad disminuye al aumentar la temperatura Gases: la viscosidad aumenta al aumentar la temperaturaComo una convencin, la viscosidad cinemtica se define como el cociente entre la viscosidad dinmica de un fluido y su densidad. Debido a que la viscosidad dinmica y la densidad son propiedades del fluido, la viscosidad cinemtica tambin lo es.As denominada por que la fuerza no esta involucrada en las dimensiones, quedando nicamente la longitud y el tiempo, como en cinemtica. De esta forma:

La viscosidad cinemtica se mide habitualmente en m2/seg en el sistema internacional, y en ft2/seg en el sistema britnico de unidades.La cinemtica de fluidos trata la descripcin del movimiento de los fluidos sin necesariamente considerar las fuerzas y movimientos que lo causan.La tensin de corte de un fluido se desarrolla cuando este se encuentra en movimiento y su magnitud depende de la viscosidad del fluido. La magnitud de la tensin de corte es directamente proporcional al cambio de velocidad entre diferentes posiciones del fluido en fluidos como el agua, el aceite, el alcohol o cualquier otro lquido comn. En el sistema internacional (SI), la unidad de viscosidad dinmica es el Pascal segundo (Pa.s) o tambin Newton segundo por metro cuadrado (N.s/m2), o sea kilogramo por metro segundo (kg/ms). En el sistema internacional (SI), la unidad de viscosidad cinemtica es el metro cuadrado por segundo (m2/s). La unidad CGS correspondiente es el Stoke (St), con dimensiones de centmetro cuadrado por segundo y el Centistoke (cSt), 10-2 Stokes, que es el submltiplo ms utilizado.

TEMA 6 TENSIN SUPERFICIAL Y PRESIN DE VAPOR

En fsica se denomina tensin superficial de un lquido a la cantidad de energa necesaria para aumentar su superficie por unidad de rea. Esta definicin implica que el lquido tiene una resistencia para aumentar su superficie. Este efecto permite que algunos insectos, como el zapatero (gerris lacustris) desplazarse por la superficie del agua sin hundirse.Otra posible definicin de tensin superficial: es la fuerza que acta tangencialmente por unidad de longitud en el borde de una superficie libre de un lquido en equilibrio y que tiende a contraer dicha superficie. Las fuerzas de cohesivas entre las molculas de un lquido son las responsables del fenmeno conocido como tensin superficial.La tensin superficial se debe a que las fuerzas que afectan a cada molcula son diferentes en el interior del lquido y en la superficie. As, en el seno de un lquido cada molcula esta sostenida a fuerzas de atraccin que en promedio se anulan. Esto permite que la molcula tenga una energa bastante baja, sin embargo en la superficie hay una fuerza neta hacia el interior del lquido. La tensin superficial suele representarse mediante la letra griega (gamma), o mediante (sigma). Sus unidades son de Nm1, Jm2, kgs2 o dyncm1 (vase anlisis dimensional).Algunas propiedades de gamma: Gamma > 0, ya que para aumentar el estado del lquido en contacto hace falta llevar ms molculas a la superficie, con lo cual disminuye la energa del Sistema y gamma es la cantidad de trabajo necesario para llevar una molcula a la superficie.

Gamma depende de la naturaleza de las dos fases puestas en contacto que, en general, ser un lquido y un slido. Gamma se puede interpretar como un fuerza por unidad de longitud (se mide en Nm1). Esto puede ilustrarse considerando un sistema bifsico confinado por un pistn mvil, en particular dos lquidos con distinta tensin superficial, como podra ser el agua y el hexano.MEDIDA DE LA TENSION SUPERFICIALMtodos estticos: la superficie se mantiene con el tiempo Mtodo del anillo de Noy: Calcula la F necesaria para separar de la superficie del lquido un anillo. F=gamma4R (siendo R el promedio del radio externo e interno del anillo). Mtodo del platillo de Wilhelmy: Medida de la F para separar la superficie de una delgada placa de vidrio. Precisin de 0,1 %.

Mtodos dinmicos: la superficie se forma o renueva continuamente1) Tensimetro (Mtodo de presin de burbuja): En un lquido a T cte se introduce un capilar de radio R conectado a un manmetro. Al introducir gas se va formando una burbuja de radio r a medida que aumenta la P en el manmetro. Al crecer r disminuye hasta un mnimo, r=R y despus vuelve a aumentar. Esto hace posible su uso en ambos, laboratorios de investigacin y desarrollo, as como monitoreo del proceso directamente en la planta.

PRESIN DE VAPORLa presin de vapor es la presin de la fase gaseosa o vapor de un slido o un lquido sobre la face lquida, para una temperatura determinada, en la que la fase lquida y el vapor se encuentra en equilibrio dinmico; su valor es independiente de las cantidades de lquido y vapor presentes mientras existan ambas. Este fenmeno tambin lo presentan los slidos; cuando un slido pasa al estado gaseoso sin pasar por el estado lquido (proceso denominado sublimacin o el proceso opuesto llamado sublimacin inversa) tambin hablamos de presin de vapor. En la situacin de equilibrio, las fases reciben la denominacin de lquido saturado y vapor saturado.La presin de vapor es medida en unidades standar de presin. El Sistema Internacional de Unidades (SI) reconoce a la presin como una unidad derivada de la fuerza ejercida a travs de un rea determinada, a esta unidad se le conoce por el nombre de Pascal (Pa). Un pascal es equivalente a un newton por metro cuadrado (Nm-2 kgm-1s-2).La medicin experimental de la presin de vapor es un procedimiento simple para presiones similares que estn entre 1 y 200 kPa. Resultados ms exactos son obtenidos cerca del punto de ebullicin de cada sustancia en particular y con ndice de error ms significativo en mediciones menores a 1 kPa. Con frecuencia, algunos procedimientos consisten en purificar las sustancias que son analizadas, aislndolas la sustancia deseada en un contenedor, evitando cualquier gas indeseado y midiendo la presin de equilibrio de la fase gaseosa de la sustancia en el sistema cerrado a distintas temperaturas.

TEMA 7 CONVERSIONES DEL SISTEMA INTERNACIONAL E INGLES

El sistema internacional de unidades es un sistema decimal en el que las magnitudes difieren de la cantidad fundamental en potencias de diez mediante el uso de prefijos como mltiplos o como submltiplos de la unidad bsica. Por ejemplo, el prefijo kilo significa mil veces (103) la unidad bsica y se abrevia por K.El Sistema Internacional de Unidades consta de siete unidades bsicas. Son las unidades utilizadas para expresar las magnitudes fsicas definidas como bsicas, a partir de las cuales se definen las dems.

MEDIDAS NO CONVENCIONALESPIE: Esta medida corresponde al largo de un pie de hombre normal.La longitud del pie es distinta, segn los pases que lo han adoptado. Las ms generalmente aceptada equivale a unas 12 pulgadas, o 30,48 cm.PULGADA: Corresponde al largo de la falangina del dedo pulgar, es decir desde la articulacin media hasta el final del dedo pulgar y equivale a 2,54 cm.MLTIPLOS Y SUBMLTIPLOSAl igual que en las medidas de longitud encontramos mltiplos y submltiplos as:Mltiplos del gramo: Tonelada mtrica: t = 1000 kilogramos. Quintal mtrico: q = 100 kilogramos. Kilogramo: kg = 1000 gramos. Hectogramo: Hg = 100 gramos. Decagramo: Dg = 10 gramos. Submltiplos del gramo: Decigramo: dg = 0,1 gramo. Centigramo: cg = 0,01 gramo. Miligramo: mg = 0,001 gramoLIBRA = 0,45359237 Kg

TEMA 8 METODOS DE MEDICION DE VISCOCIDAD

MEDICIN DE LA VISCOSIDADEn la industria de la pintura existen un gran nmero de mtodos de medida, desde las sencillas copas de fluidez hasta los viscosmetros rotacionales controlados por ordenador, que han sido establecidos para la determinacin de la viscosidad.COPAS DE INMERSINEsta copa de viscosidad es apta para una medicin rpida y aproximada del tiempo de cada de pinturas y lquidos parecidos, para los fabricantes y aplicadores de pinturas.VISCOSMETROS DE BURBUJAEl mtodo comparativo alfabtico, usa 4 juegos de tubos de referencia deletreados. El mtodo de tiempo directo, usa un simple tubo con 3 lneas de tiempo, para determinar los segundos de burbuja requeridos por una burbuja de aire, en recorrer una distancia vertical conocida a travs de un tubo de dimetro conocido.

VISCOSMETRO SAYBOLT

La facilidad con que un fluido fluye a travs de un orificio de dimetro pequeo es una indicacin de su viscosidad. ste es el principio sobre el cual est basado el viscosmetro de Saybolt. La muestra de fluido se coloca en un aparato parecido al que se muestra en la imagen.

COPAS DE FLUIDEZSe determina con copas de diferentes modelos segn normas nacionales e internacionales.Estas copas retienen un volumen definido de lquido, el cual fluye a travs de un orificio o boquilla. La respetabilidad de este tipo de mediciones depende de: La precisin de las dimensiones de la copa Una temperatura constante durante la medicin El comportamiento Newtoniano del lquidoVISCOSMETROS ROTACIONALESSe usan varios tipos de viscosmetros rotacionales para determinar la viscosidad de lquidos no-Newtonianos. Este tipo de materiales muestran viscosidades diferentes dependiendo de la velocidad de cizalla aplicada.VISCOSMETRO STABINGEAl modificar el viscosmetro giratorio de tipo Couette clsico es posible combinar la precisin de la determinacin de viscosidad cinemtica con un amplio rango de medicin.El cilindro externo del viscosmetro Stabinger es un tubo que gira a una velocidad constante dentro de una carcasa de cobre con temperatura controlada. V= n/pVISCOSMETROS QUE VIBRANLos Viscosmetros que vibran son sistemas rugosos usados para medir viscosidad en las condiciones de proceso. La pieza activa del sensor es una barra que vibra. La amplitud de la vibracin vara segn la viscosidad del lquido en el cual se sumerge la barra.CONCLUSIN

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