Mecánica de Fluidos: Conceptos Fundamentales y Aplicaciones Prácticas, Esquemas y mapas conceptuales de Ingeniería Matemática

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Robert L. Mott | Joseph A. Untener

M E C Á N I C A

D E F L U I D O S

S éptima edición

ECUACIONES CLAVE

PRESIÓN p = F A (^1 –^1 )

RELACIÓN PESO-MASA w = mg ( 1 – 2 )

MÓDULO VOLUMÉTRICO (^) E = -^ p ( VVV ) > V

( 1 – 4 )

DENSIDAD r = m > V ( 1 – 5 )

PESO ESPECÍFICO g = w > V ( 1 – 6 )

GRAVEDAD ESPECÍFICA sg^ =^ g s g w @ 4 C =^

r s r w @ 4 C

( 1 – 7 )

RELACIÓN G - R g = r g ( 1 – 9 )

VISCOSIDAD DINÁMICA (^) h = t v> y =^ ta^

y v b^

( 2 – 2 )

VISCOSIDAD CINEMÁTICA n = h>r ( 2 – 3 )

PRESIÓN ABSOLUTA Y MANOMÉTRICA p abs = p man + p atm ( 3 – 2 )

RELACIÓN PRESIÓN-ELEVACIÓN p = g h

( 3 – 3 )

FUERZA RESULTANTE SOBRE UNA PARED RECTANGULAR FFR = g( h > 2 ) A

( 4 – 3 )

FUERZA RESULTANTE SOBRE UN ÁREA PLANA SUMERGIDA FFR = g hcccA

( 4 – 4 )

LOCALIZACIÓN DEL CENTRO DE PRESIÓN

LLp = Lc + IIIc LcccA

( 4 – 5 )

CARGA PIEZOMÉTRICA ha = pa >g ( 4 – 14 )

FUERZA DE FLOTACIÓN FFb = gg f (^) fV VVd ( 5 – 1 )

RAPIDEZ DEL FLUJO DE VOLUMEN Q = A v ( 6 – 1 )

RAPIDEZ DEL FLUJO DE PESO W = g Q ( 6 – 2 )

RAPIDEZ DEL FLUJO DE MASA M = r Q ( 6 – 3 )

MECÁNICA

DE FLUIDOS

MECÁNICA

DE FLUIDOS

Séptima edición

Robert L. Mott

University of Dayton

Joseph A. Untener

University of Dayton

TRADUCCIÓN

Jesús Elmer Murrieta Murrieta

Maestro en Investigación de Operaciones

ITESM, Campus Morelos

REVISIÓN TÉCNICA

Roberto Hernández Cárdenas

Profesor investigador

Universidad Mexiquense del Bicentenario

Datos de catalogación bibliográfica MOTT, ROBERT, L. Mecánica de fluidos Séptima edición PEARSON EDUCACIÓN, México, 2015 ISBN: 978-607-32-3288- Área: Ingeniería Formato: 21.5 × 27.5 cm Páginas: 55 2

Authorized translation from the English language edition entitled Aplied fluid mechanics, 7 77 th Edition, by Robert L. Mott, published by Pearson Education, Inc., publishing as Prentice Hall, Copyright © 2015. All rights reserved. ISBN 978013255892 1

Traducción autorizada de la edición en idioma inglés titulada Aplied fluid mechanics, 7 77 a edición, por Robert L. Mott, publicada por Pearson Education, Inc., publicada como Prentice Hall, Copyright © 2015. Todos los derechos reservados.

Esta edición en español es la única autorizada.

Edición en español Director General: Sergio Fonseca Director de Contenidos y Servicios Digitales: Alan David Palau Editor Sponsor: Luis M. Cruz Castillo e-mail: luis.cruz@pearson.com Editor de Desarrollo: Bernardino Gutiérrez Hernández Supervisor de Producción: José Hernández Garduño Gerente de Contenidos Educación Superior: Marisa de Anta

SEPTIMA EDICIÓN, 2015

D.R. © 2015 por Pearson Educación de México, S.A. de C.V. Antonio Dovalí Jaime número 70, Torre B, Piso 6, Colonia Zedec ED Plaza Santa Fe, Delegación Álvaro Obregón, C.P. 01210, México, Distrito Federal

Cámara Nacional de la Industria Editorial Mexicana. Reg. núm. 1031.

Reservados todos los derechos. Ni la totalidad ni parte de esta publicación pueden reproducirse, registrarse o transmitirse, por un sistema de recuperación de información, en ninguna forma ni por ningún medio, sea electrónico, mecánico, fotoquímico, magnético o electroóptico, por fotocopia, grabación o cualquier otro, sin permiso previo por escrito del editor.

El préstamo, alquiler o cualquier otra forma de cesión de uso de este ejemplar requerirá también la autorización del editor o de sus representantes.

ISBN VERSIÓN IMPRESA: 978-607-32-3288-

ISBN VERSIÓN E-BOOK: 978-607-32-3289-

ISBN E-CHAPTER: 978-607-32-3290- 6

Impreso en México. Printed in Mexico. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 - 18 17 16 1 5

ix

CONTENIDO

Prefacio xiii Reconocimientos xvii

4.6 Desarrollo del procedimiento general usado

Contenido xi

Apéndice N Constante de gas, exponente adiabático

• 1 Naturaleza de los fluidos y estudio de la mecánica de fluidos CONTENIDO BREVE
• 2 Viscosidad de los fluidos
• 3 Medición de la presión
• 4 Fuerzas debidas a fluidos estáticos
• 5 Flotabilidad y estabilidad
• 6 Flujo de fluidos y ecuación de Bernoulli
• 7 Ecuación general de la energía
• 8 Número de Reynolds, flujo laminar, flujo turbulento y pérdidas de energía por fricción
• 9 Perfiles de velocidad para secciones circulares y flujo en secciones no circulares
• 10 Pérdidas menores
• 11 Sistemas de tuberías en serie
• 12 Sistemas de tuberías en paralelo y ramificados
• 13 Selección y aplicación de bombas
• 14 Flujo en canal abierto
• 15 Medición de flujo
• 16 Fuerzas causadas por fluidos en movimiento
• 17 Arrastre y sustentación
• 18 Ventiladores, sopladores, compresores y el flujo de gases
• 19 Flujo de aire en ductos
• Apéndices
• Respuestas a problemas seleccionados
• Índice
  • de la mecánica de fluidos 1 Naturaleza de los fluidos y estudio
  • Panorama general
  • 1.1 Objetivos
  • 1.2 Conceptos básicos preliminares
  • 1.3 Sistema internacional de unidades (SI)
  • 1.4 Sistema de uso común en Estados Unidos
  • 1.5 Peso y masa
  • 1.6 Temperatura
  • 1.7 Consistencia en las unidades de una ecuación
  • 1.8 Definición de presión
  • 1.9 Compresibilidad
    • específica 1.10 Densidad, peso específico y gravedad
  • 1.11 Tensión superficial
  • Referencias
  • Recursos de internet
  • Problemas de práctica
  • Tareas de ingeniería asistida por computadora
• 2 Viscosidad de los fluidos
  • Panorama general
  • 2.1 Objetivos
  • 2 .2 Viscosidad dinámica
  • 2 .3 Viscosidad cinemática
  • 2.4 Fluidos newtonianos y no newtonianos
  • 2.5 Variación de la viscosidad con la temperatura
  • 2.6 Medición de la viscosidad
  • 2.7 Grados de viscosidad SAE
  • 2.8 Grados de viscosidad ISO
  • 2.9 Fluidos hidráulicos para sistemas de fluidos
  • Referencias
  • Recursos de internet
  • Problemas de práctica
  • Tareas de ingeniería asistida por computadora - 3 Medición de la presión - Panorama general - 3 .1 Objetivos - 3.2 Presión manométrica y absoluta - 3.3 Relación entre presión y elevación - y elevación 3.4 Desarrollo de la relación entre presión - 3.5 Paradoja de Pascal - 3.6 Manómetros - 3.7 Barómetros - de líquido 3.8 Presión expresada como la altura de una columna - de presión 3.9 Medidores de presión y transductores o sensores - Referencias - Recursos de internet - Problemas de práctica - 4 Fuerzas debidas a fluidos estáticos - Panorama general - 4.1 Objetivos - 4.2 Gases bajo presión - 4.3 Superficies planas horizontales bajo líquidos - 4.4 Paredes rectangulares - 4.5 Áreas planas sumergidas —generalidades - sumergidas para calcular las fuerzas sobre áreas planas - 4.7 Carga piezométrica - curva sumergida 4.8 Distribución de la fuerza sobre una superficie - superficie del fluido 4.9 Efecto de una presión ubicada por encima de la - con fluido por debajo 4.10 Fuerzas ejercidas sobre una superficie curva - fluido encima y debajo 4.11 Fuerzas ejercidas sobre superficies curvas con - Problemas de práctica - Tareas de ingeniería asistida por computadora
• 5 Flotabilidad y estabilidad x Contenido
  • Panorama general
  • 5.1 Objetivos
  • 5.2 Flotabilidad
  • 5.3 Materiales de flotación
    • sumergidos 5.4 Estabilidad de cuerpos completamente
  • 5.5 Estabilidad de cuerpos flotantes
  • 5.6 Grado de estabilidad
  • Referencia
  • Recursos de internet
  • Problemas de práctica
  • Proyectos de evaluación de la estabilidad
  • de Bernoulli 6 Flujo de fluidos y ecuación
  • Panorama general
  • 6.1 Objetivos
    • de continuidad 6.2 Rapidez del flujo de fluido y la ecuación
    • mercado 6.3 Tubos y tuberías disponibles en el
    • y tubos 6.4 Velocidad de flujo recomendada en tuberías
    • de Bernoulli 6.5 Conservación de la energía —ecuación
    • de Bernoulli 6.6 Interpretación de la ecuación
    • de Bernoulli 6.7 Restricciones a la ecuación
    • de Bernoulli 6.8 Aplicaciones de la ecuación
  • 6.9 Teorema de Torricelli
  • 6.10 Flujo debido a una carga descendente
  • Referencias
  • Recursos de internet
  • Problemas de práctica
  • y el teorema de Torricelli Proyectos de análisis mediante la ecuación de Bernoulli
• 7 Ecuación general de la energía
  • Panorama general
  • 7.1 Objetivos
  • 7.2 Pérdidas y ganancias de energía
    • de energía 7.3 Nomenclatura de las pérdidas y ganancias
  • 7.4 Ecuación general de la energía
  • 7.5 Potencia requerida por las bombas
    • de fluido 7.6 Potencia suministrada a motores
  • Problemas de práctica - por fricción flujo turbulento y pérdidas de energía - Panorama general - 8.1 Objetivos - 8.2 Número de Reynolds - 8.3 Números de Reynolds críticos - 8.4 Ecuación de Darcy - 8.5 Pérdida por fricción en el flujo laminar - 8.6 Pérdida por fricción en el flujo turbulento - en tuberías 8.7 Uso de software para resolver problemas de flujo - 8.8 Ecuaciones para el factor de fricción - de agua 8.9 Fórmula de Hazen-Williams para el flujo - de Hazen-Williams 8.10 Otras formas de la fórmula - fórmula de Hazen-Williams 8.11 Nomograma para resolver la - Referencias - Recursos de internet - Problemas de práctica - Tareas de ingeniería asistida por computadora - no circulares circulares y flujo en secciones - Panorama general - 9.1 Objetivos - 9.2 Perfiles de velocidad - 9.3 Perfil de velocidad para flujo laminar - 9.4 Perfil de velocidad para flujo turbulento - 9.5 Flujo en secciones no circulares - 9.6 Dinámica de fluidos en computadora - Referencias - Recursos de internet - Problemas de práctica - Tareas de ingeniería asistida por computadora - 1 0 Pérdidas menores - Panorama general - 10.1 Objetivos - 10.2 Coeficiente de resistencia - 10.3 Ampliación súbita - 1 0.4 Pérdida de salida - 10.5 Ampliación gradual - 10.6 Contracción súbita - 10.7 Contracción gradual - 10.8 Pérdida de entrada
    • y accesorios 1 0.9 Coeficientes de resistencia para válvulas
  • 10.10 Aplicación de válvulas estándar
  • 10.11 Dobleces de tubería
    • por fluidos 10.12 Caída de presión en válvulas impulsadas
    • utilizando CVV 10.13 Coeficientes de flujo para válvulas
  • 1 0.14 Válvulas de plástico - PIPE-FLO® 10.15 Aplicación de factores K en el software
  • Referencias
  • Recursos de internet
  • Problemas de práctica
  • por computadora Tareas de análisis y diseño asistido
• 11 Sistemas de tuberías en serie
  • Panorama general
  • 1 1.1 Objetivos
  • 11.2 Sistemas de clase I
    • de la clase I 11.3 Ayuda en hoja de cálculo para problemas
  • 11.4 Sistemas de clase II
  • 11.5 Sistemas de clase III
    • en serie 11.6 Ejemplos en PIPE-FLO® para sistemas de tuberías
    • estructural 11.7 Diseño de tuberías para la integridad
  • Referencias
  • Recursos de internet
  • Problemas de práctica
  • computadora Tareas de análisis y diseño asistido por
  • y ramificados 12 Sistemas de tuberías en paralelo
  • Panorama general
  • 1 2.1 Objetivos
  • 12.2 Sistemas con dos ramas
    • de presión en PIPE-FLO® 12.3 Sistemas de tuberías en paralelo y fronteras
  • 12.4 Sistemas con tres o más ramas —redes
  • Referencias
  • Recursos de internet
  • Problemas de práctica
  • Tareas de ingeniería asistida por computadora
• 13 Selección y aplicación de bombas
  • Panorama general
  • 1 3.1 Objetivos
    • de una bomba 13.2 Parámetros que intervienen en la selección - 13.3 Tipos de bombas - 13.4 Bombas de desplazamiento positivo - 1 3.5 Bombas cinéticas - centrífugas 13.6 Datos de desempeño para bombas - centrífugas 13.7 Leyes de afinidad para bombas - centrífugas 13.8 Datos de los fabricantes para las bombas - 13.9 Carga de succión positiva neta - 13.10 Carga de succión positiva neta - 13.11 Detalles de la línea de descarga - 13.12 Curva de resistencia del sistema - del sistema 13.13 Selección de la bomba y punto de operación - disponibles comercialmente 13.14 Uso de PIPE-FLO® para la selección de bombas - alternado 13.15 Modos de operación con sistema - específica 13.16 Selección del tipo de bomba y velocidad - bombeados 13.17 Costos del ciclo de vida para sistemas de fluidos - Referencias - Recursos de internet - Problemas de práctica - (solamente con PIPE-FLO ® ) Problema suplementario - Problemas de diseño - Planteamientos de los problemas de diseño - Problema de diseño integral - 14 Flujo en canal abierto - Panorama general - 14.1 Objetivos - 14.2 Clasificación del flujo en canal abierto - en canal abierto 14.3 Radio hidráulico y número de Reynolds en el flujo - 14.4 Tipos de flujo en canales abiertos - 14.5 Flujo estable uniforme en canales abiertos - 14.6 Geometría de los canales abiertos típicos - abiertos 14.7 Las más eficientes formas para canales - 14.8 Flujo crítico y energía específica - 14.9 Salto hidráulico - 14.10 Medición del flujo en canal abierto - Referencias - Publicaciones digitales - Recursos de internet - Problemas de práctica - Tareas de ingeniería asistida por computadora
• 15 Medición de flujo xii Contenido
  • Panorama general
  • 15.1 Objetivos
    • de flujo 15.2 Factores para la selección de un medidor
  • 15.3 Medidores de carga variable
  • 1 5.4 Medidores de área variable
  • 15.5 Medidor de flujo de turbina
  • 15.6 Medidor de flujo de vórtice
  • 15.7 Medidor de flujo magnético
  • 15.8 Medidores de flujo ultrasónicos
  • 15.9 Medidores de desplazamiento positivo
  • 15.10 Medición del flujo de masa
  • 15.11 Sondas de velocidad
  • 15.12 Medición de nivel
    • en computadora 15.13 Adquisición y procesamiento de datos basados
  • Referencias
  • Recursos de internet
  • Preguntas de repaso
  • Problemas de práctica
  • Tareas de ingeniería asistida por computadora
  • en movimiento 16 Fuerzas causadas por fluidos
  • Panorama general
  • 16.1 Objetivos
  • 16.2 Ecuación de fuerza
    • de movimiento 16.3 Ecuación de impulso-cantidad
    • las ecuaciones de fuerza 16.4 Método para resolver problemas usando
  • 16.5 Fuerzas sobre objetos estacionarios
  • 1 6.6 Fuerzas sobre dobleces en tuberías
  • 16.7 Fuerzas sobre objetos en movimiento
  • Problemas de práctica
• 17 Arrastre y sustentación
  • Panorama general
  • 17.1 Objetivos
  • 1 7.2 Ecuación de la fuerza de arrastre
  • 17.3 Arrastre de presión
  • 17.4 Coeficiente de arrastre
    • laminar 17.5 Arrastre de fricción sobre esferas en flujo
  • 1 7.6 Arrastre de vehículos
  • 17.7 Efectos de la compresibilidad y cavitación
  • 17.8 Sustentación y arrastre en perfiles alares
  • Referencias
  • Recursos de internet
  • Problemas de práctica - y el flujo de gases 18 Ventiladores, sopladores, compresores - Panorama general - 1 8.1 Objetivos - 18.2 Rapidez de flujo y presión de un gas - y compresores 18.3 Clasificación de ventiladores, sopladores - en tuberías 18.4 Flujo de aire comprimido y otros gases - de boquillas 18.5 Flujo de aire y otros gases a través - Referencias - Recursos de internet - Problemas de práctica - Tareas de ingeniería asistida por computadora - 19 Flujo de aire en ductos - Panorama general - 1 9.1 Objetivos - 19.2 Pérdidas de energía en ductos - 19.3 Diseño de ductos - en el diseño de ductos 19.4 Eficiencia energética y consideraciones prácticas - Referencias - Recursos de internet - Problemas de práctica - Apéndices - Apéndice A Propiedades del agua - Apéndice B Propiedades de líquidos comunes - lubricantes Apéndice C Propiedades típicas de los aceites de petróleo - temperatura Apéndice D Variación de la viscosidad con la - Apéndice E Propiedades del aire - Apéndice F Dimensiones de la tubería de acero - y plástico Apéndice G Dimensiones de tubos de acero, cobre - Apéndice H Dimensiones de tubos de cobre tipo K - Apéndice I Dimensiones de tubería de hierro dúctil - Apéndice J Áreas de círculos - Apéndice K Factores de conversión - Apéndice L Propiedades de las áreas - Apéndice M Propiedades de los sólidos - seleccionados y relación de presión crítica para gases - Respuestas a problemas seleccionados - Índice

xiv Prefacio

habilidad. Se recomienda la siguiente política de aprendizaje en el aula.

Los usuarios de programas de computadora deben tener conocimientos sólidos de los principios en que se basa el software con el fin de asegurar que el análisis y las de- cisiones de diseño sean fundamentalmente formales. El software debe usarse sólo después de dominar los métodos de análisis relevantes mediante un estudio cuidadoso y el uso de técnicas manuales. Al final de varios de los capítulos se incluyen tareas basadas en computadora. Éstas pueden resolverse mediante una variedad de técnicas como:

■ (^) El uso de una hoja de cálculo; por ejemplo, Microsoft®^ Excel. ■ (^) El uso de software de cálculo técnico. ■ (^) El uso de software disponible comercialmente para el análisis del flujo de fluidos.

El capítulo 11, Sistemas de tuberías en serie, y el capítulo 13, Se- lección y aplicación de bombas, incluyen ejemplos de hojas de cálculo en Excel que sirven para resolver problemas bastante complejos de diseño y análisis de sistemas.

Nuevo y poderoso software disponible comercialmente:

Una característica nueva en esta séptima edición es la integración del uso de un importante e internacionalmente famoso paquete de software para el análisis y diseño de sistemas de tuberías, lla- mado PIPE-FLO®, producido y comercializado por Engineered Software, Inc. (comúnmente llamada ESI) en Lacey, Washington. Tal como señala el director general y presidente de ESI, junto con varios miembros del personal, la metodología utilizada en este texto para el análisis de los sistemas de flujo de fluidos bom- beados es altamente compatible con la utilizada en su software. Los estudiantes que comprendan bien los principios y métodos manuales de resolución de problemas presentados en este libro estarán bien preparados para aplicarlos en entornos industriales y aprenderán asimismo los fundamentos del uso de PIPE-FLO® para realizar análisis de los tipos de sistemas de flujo de fluidos que encontrarán en su carrera profesional. Esta habilidad debe ser un activo para el desarrollo profesional de los estudiantes. Los estudiantes que usen este libro como texto en clase ob- tendrán información de un vínculo único al sitio web de ESI, donde pueden utilizar una versión del software adaptada espe- cialmente al nivel industrial. Prácticamente todos los problemas de análisis y diseño de tuberías incluidos en este libro se pueden configurar y solucionar usando esta versión especial. Las herra- mientas y técnicas para crear modelos en computadora de sis- temas de flujo de fluidos se introducen de manera cuidadosa a partir del capítulo 8, que trata sobre las pérdidas de energía debi- das a la fricción en tuberías, y continúan hasta el capítulo 13, que cubre las pérdidas menores, los sistemas de tuberías en serie, los sistemas en paralelo y ramificados y la selección y aplicación de bombas. A medida que se aprende un nuevo concepto y un mé- todo de resolución de problemas en el libro, éste se aplica a uno o varios ejemplos para que los estudiantes desarrollen sus habili- dades en la creación y resolución de problemas reales. Con cada capítulo, los tipos de sistemas que se pueden resolver aumentan en extensión y profundidad. En el texto se encuentran nuevos problemas complementarios que utilizan PIPE-FLO®, de modo que los estudiantes puedan ampliar y demostrar sus habilidades

en tareas, proyectos o problemas de estudio propios. El software integrado que acompaña al texto, PUMP-FLO®, proporciona ac- ceso a datos de catálogo de numerosos tipos y tamaños de bom- bas que los estudiantes pueden utilizar para resolver sus tareas y para familiarizarse con este método de especificación de bombas en sus trabajos futuros. Los estudiantes y profesores pueden acceder a la versión es- pecial de PIPE-FLO®^ en el sitio siguiente: http://www.eng-software.com/appliedfluidmechanics

CARACTERÍSTICAS NUEVAS

EN LA SÉPTIMA EDICIÓN

Esta séptima edición conserva el patrón de las ediciones anterio- res en lo que se refiere al perfeccionamiento del planteamiento de varios temas, la mejora de la presentación visual, la facilidad de uso del libro, la actualización de técnicas y análisis de datos y la adición de material nuevo seleccionado. De igual forma que en las ediciones previas, los capítulos inician con un “Panorama general”, pero éste ha sido mejorado radicalmente con una o más fotografías o ilustraciones atractivas, una sección de “Explora- ción” perfeccionada que involucra personalmente a los estudian- tes con los conceptos presentados en el capítulo y “Conceptos introductorios” breves que proporcionan una visión previa de lo que se estudiará en cada capítulo. La retroalimentación de los profesores y estudiantes acerca de esta característica ha sido muy positiva. Los extensos apéndices siguen siendo útiles para el aprendizaje y como herramienta para la resolución de proble- mas; además, varios de ellos han sido actualizados o ampliados. La siguiente lista destaca algunos de los cambios en esta edición: ■ (^) Gran porcentaje de las ilustraciones ha sido actualizado en re- lación con su realismo, consistencia y calidad gráfica. ■ (^) Muchas fotografías de los productos disponibles comercial- mente se han actualizado y se han añadido otras nuevas. ■ (^) La mayoría de los capítulos incluye una extensa lista de re- cursos que pueden encontrarse en internet, los cuales pro- porcionan información complementaria útil sobre productos disponibles comercialmente, datos adicionales para el diseño y la resolución de problemas, cobertura a mayor profundidad de ciertos temas, información sobre software de mecánica de fluidos y estándares de la industria. Estos recursos se han ac- tualizado y muchos son nuevos. ■ (^) Las referencias al final de cada capítulo se han revisado, actua- lizado y expandido. ■ (^) Se ha extendido el uso de unidades métricas en varias partes del libro. Se han añadido dos nuevas tablas al apéndice, las cuales presentan tamaños solamente métricos para tubos de acero, cobre y plástico. El uso de designaciones métricas DN para las tablas estándar 40 y 80 de tubos de acero se ha inte- grado en mayor medida a los análisis, problemas de ejemplo y problemas de final de capítulo. Casi todos los problemas basados en unidades métricas utilizan estas nuevas tablas con denominaciones, dimensiones y áreas de flujo para tubos o tuberías. Con esto se pretende que los estudiantes obtengan bases sólidas sobre las cuales puedan construir una carrera en el ámbito industrial a nivel internacional. ■ (^) En varios capítulos se han añadido muchos nuevos y creativos problemas complementarios con el fin de mejorar el apren-

Prefacio xv

dizaje del estudiante y proporcionar a los profesores mayor variedad para la planificación de sus cursos. ■ (^) En el capítulo 6 se han perfeccionado las herramientas grá- ficas para la selección de tamaños de tubería, las cuales se uti- lizan en los capítulos subsecuentes y en proyectos de diseño. ■ (^) El estudio de la mecánica de fluidos por computadora, que se incluye en el capítulo 9, se ha modificado al agregar nuevos y atractivos gráficos que resultan relevantes para el estudio del flujo en tuberías. ■ (^) Se ha actualizado, ampliado y perfeccionado el uso de facto- res KK (coeficientes de resistencia), con base en el criterio de longitud equivalente, según la más reciente versión del Crane Technical Paper 41 0 (TP 410). ■ (^) En el capítulo 10 se ha ampliado el uso del coeficiente de flujo CVV para evaluar la relación entre el caudal y la caída de presión en válvulas mediante nuevas ecuaciones en las que se utilizan unidades métricas. Lo anterior también se incluye en las partes nuevas del capítulo 13, donde se enfatiza el uso de válvulas como elementos de control. ■ (^) En el capítulo 11 se ha perfeccionada la sección “Principios generales del diseño de sistemas de tuberías”. ■ (^) En el capítulo 13 se han actualizado y revisado varias seccio- nes sobre la selección y aplicación de bombas con el fin de brindar mayor profundidad, más coherencia con la versión del TP 410, un desarrollo más pausado de los temas relevantes y el uso del software PIPE-FLO®.

PRESENTACIÓN DEL PROFESOR

JOSEPH A. UNTENER —NUEVO

COAUTOR DE ESTE LIBRO

Nos complace anunciar que la séptima edición de Mecánica de fluidos ha sido coescrita por:

Robert L. Mott y Joseph A. Untener

El profesor Untener ha sido (desde 1987, cuando fue contratado por el profesor Mott) destacado miembro del profesorado en el

Departamento de Tecnología de Ingeniería en la University of Dayton (UD). El primer curso que impartió Joe en la UD fue Mecánica de Fluidos, utilizando la segunda edición de este li- bro, y actualmente sigue incluyendo este curso en su programa. Como excelente profesor, gran líder, colega valioso y sabio con- sejero de los estudiantes, Joe constituye una gran elección en la tarea de preparar este libro. Ha traído consigo ideas frescas, un agudo sentido del estilo y la metodología, y un buen ojo para se- leccionar gráficos eficaces y atractivos. Joe inició un movimiento importante con miras a la integración del software PIPE-FLO®^ en el libro y gestionó el proceso de trabajo con la dirección y el per- sonal de Engineered Software, Inc. Sus contribuciones habrán de ser de gran valor para los usuarios de este libro, tanto estudiantes como profesores.

RECURSOS PARA EL PROFESOR

(en inglés)

La presente edición está acompañada por un Manual de solu- ciones para el profesor y un Banco de imágenes con todas las fi- guras que aparecen en el texto. Para acceder a estos materiales complementarios, los profesores deben solicitar un código de acceso. Visite www.pearsonenespanol.com/mott, y haga clic en Recursos para el profesor. Esto lo enviará a nuestra página web de Higher Ed, donde deberá nuevamente hacer clic en “Download Resources”. Aquí podrá inscribirse y pedir un código de acceso para profesor. En un lapso no mayor a 48 horas después de su registro recibirá un correo electrónico de confirmación que in- cluye un código de acceso para profesor. Una vez que haya reci- bido su código, busque el texto en el catálogo en línea y haga clic en el botón “Instructor Resources” en el lado izquierdo de la pá- gina que contiene el catálogo de productos. Seleccione un suple- mento y aparecerá una página de inicio de sesión. Una vez que haya iniciado la sesión podrá acceder al material para el pro- fesor de muchos de los libros de texto de Pearson. Cabe recordar que este material se encuentra en idioma inglés. Si tiene dificul- tades para acceder a este sitio o para descargar un suplemento, póngase en contacto con el departamento de soporte técnico en www.pearsonenespanol.com/mott.

xvii

AGRADECIMIENTOS

Agradecemos a todas las personas que nos ayudaron y animaron durante la elaboración del presente libro, incluidos los usuarios de las ediciones anteriores y los diversos revisores que aportaron sugerencias detalladas: William E. Cole, Northeastern Universi- ty; Gary Crossman, Old Dominion University; Charles Drake, Ferris State University; Mark S. Frisina, Wentworth Institute of Technology; doctor Roy A. Hartman, P. E., Texas A & M Univer- sity; doctor Greg E. Maksi, State Technical Institute en Memphis; Ali Ogut, Rochester Institute of Technology; Paul Ricketts, New Mexico State University; Mohammad E. Taslim, Northeastern University en Boston; Pao-lien Wang, University of North Caro- lina at Charlotte y Steve Wells, Old Dominion University. Agra- decemos de manera especial a nuestros colegas de la University of Dayton, al fallecido Jesse Wilder, a David Myszka, Rebecca Blust, Michael Kozak y James Penrod, quienes utilizaron las edi- ciones anteriores de este libro en clase y ofrecieron sugerencias útiles. Robert Wolff, también de la University of Dayton, ha pro- porcionado mucha ayuda en el uso del sistema de unidades SI,

REVISORES

Eric Baldwin Bluefield State College

Randy Bedington Catawba Valley Community College

Chuck Drake Ferris State

Ann Marie Hardin Blue Mountain Community College

basada en su larga experiencia con el sistema métrico, a través de la American Society for Engineering Education. El profesor Wolff también fue consultado sobre las aplicaciones de fluidos. El estudiante de la University of Dayton, Tyler Runyan, hizo aportaciones importantes a esta edición proporcionando retro- alimentación estudiantil al texto; generó algunas ilustraciones y proporcionó soluciones a los problemas utilizando PIPE-FLO®. Agradecemos a todo el personal de Engineered Software, Inc. por su cooperación y ayuda en la incorporación del software PIPE-FLO®^ a este libro. En particular, agradecemos la colabora- ción de Ray Hardee, Christy Bermensolo y Buck Jones de ESI. Estamos muy agradecidos por el servicio profesional y experto ofrecido por el personal editorial y de mercadotecnia de Pear- son. También apreciamos enormemente los comentarios de los estudiantes que utilizan el texto; este libro fue escrito para ellos.

Robert L. Mott y Joseph A. Untener

Francis Plunkett Broome Community College Mir Said Saidpour Farmingdale State College-SUNY Xiuling Wang Calumet Purdue