Mecánica de Fluidos: Propiedades, Historia y Aplicaciones, Monografías, Ensayos de Mecánica de Fluidos

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MECANICA DE FLUIDOS I

INGº. AUGUSTO MASIAS QUISPE

Cusco, Agosto del 2016

1.0 INFORMACION GENERAL

1.1 ASIGNATURA : MECÁNICA DE FLUIDOS I 1.2 CÓDIGO DEL CURSO : 08 – 305 1.3 CARÁCTER DE LA SIGNATURA : OBLIGATORIO 1.4 PRE - REQUISITO : 08 208 - DINÁMICA 1.5 DURACION : 17 Semanas y media 1.6 CRÉDITOS : 04 1.7 CARGA HORARIA : 3 Horas Teoría, y 2 Horas Práctica 1.8 CICLO : QUINTO CICLO

Normas básicas  No esta permitido el uso de celulares en clase, ni chat, ni Facebook….  Puntualidad y respeto  Lectura previa  Asignaciones obligatorias completas

Mecánica de Fluidos

• 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 con un 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.

Mecánica de Fluidos

• La mecánica de fluidos es la disciplina que estudia el comportamiento de líquidos y gases en reposo (estática) o en movimiento (dinámica).
• La Mecánica de Fluidos estudia los fluidos tanto en movimiento como en reposo, y sus efectos sobre su contorno (sólido o fluido).
• El campo de aplicaciones de la mecánica de fluidos en ingeniería es muy amplio: transporte de fluidos en conducciones, aeronáutica ,motores, barcos, etc.

Mecánica de Fluidos

Resumen histórico de la Mecánica de Fluidos

• La Mecánica de fluidos tiene sus orígenes en la hidráulica, tanto en Mesopotamia como en Egipto alrededor del año 400 a.C. proliferaron las obras hidráulicas que aseguraban el regadío. Posteriormente, los imperios griegos, chino y especialmente, el romano se caracterizan por una gran profusión de obras hidráulica.
• A lo largo de la historia, aparecen inventos e investigadores que aportan mejoras sustanciales en el campo que hoy se denomina Mecánica de fluidos.
• Al final de siglo XIX comienza la unificación entre hidráulicos e hidrodinámicos. La Mecánica de Fluidos moderna nace con Pascal, que en las primeras décadas del XX elaboró la síntesis entre la hidráulica práctica y la hidrodinámica teórica.
• Cinco matemáticos del siglo XVIII, Bernoulli, Clairaut, D’Alembert, Lagrange y Euler habían elaborado con el naciente cálculo diferencial e integral una síntesis hidrodinámica perfecta; pero no habían obtenido grandes resultados prácticos. Por otra parte el técnico hidráulico fue desarrollando multitud de formulas empíricas y experiencias en la resolución de problemas que sus construcciones hidráulicas le presentaban, sin preocuparse de buscarles base teórica alguna. Excepcionalmente un científico, Reynolds, buscó y halló apoyo experimental a sus teorías, y un técnico, Froude, buscó basé física a sus experimentos; pero Prandtl Teoría de la capa límite. Fundador de la moderna mecánica de fluidos

NOMBRE APORTE Arquímides (287-221 a.C)) Leyes de la flotación. Leonardo da Vinci (1542- 1519 Ecuación de continuidad. Bocetos de máquinas hidráulicas y voladoras. Galileo Galilei Fundamentos de hidrostática Torricelli (1608-1647) Salida por un orificio. Medición de presión atmosférica. Pascal (1623-1662) Ley de Pascal. Newton (1642-1726) Ley de viscosidad dinámica. Bernoulli (1700-1782) Teorema de Bernoulli. Euler (1707-1783) Ecuaciones diferenciales de movimiento del flujo ideal. D'Alembert (1717- 1783 Ecuación difeerencial de continuidad. Chézy (1718-1798) Circulación de agua en canales y tuberías. Darcy Movimiento a presión en tuberías Lagrange (1736-1813) Función potencial y función de corriente Venturi (1746-1822) Salida de líquidos por agujeros y boquillas. Poiseuille (1799-1869) Ecuación de resistencia en capilares. Weisbach (1806-1871) Fórmula de resistencia para tuberías. Navier (1785-1836) y Stokes (1819-1903) Ecuaciones diferenciales de movimiento de fuidos viscosos. Reynolds (1842-1912) Regímenes de flujo laminar y turbulento. Número de Reynolds. Prandtl (1868-1945) Teoría de la capa límite. Blasius Solución para capa límite laminar. Von Karman Solución para capa límite turbulenta.

Streeter y Wylie (1984) Ingeniería Hidráulica Golpe de ariete Medidas de fluidos Turbomáquinas hidráulicas Ingeniería de Procesos Dinámica de Gases Aerodinámica Ingeniería Marítima Tuberías Canales

FLUIDO Es toda sustancia que se deforma continuamente ante la presencia de fuerzas. Comprenden las fases líquida y gaseosa (o de vapor). Un fluido se deformará continuamente bajo esfuerzos tangenciales, no importando cuan pequeño sean estos; La magnitud del esfuerzo depende de la rapidez de la deformación angular

ESTADOS DE LA MATERIA

• SÓLIDOS
• En el estado sólido, las fuerzas de interacción intermolecular son importantes, restringiendo la movilidad de las moléculas, las que sólo pueden hacerlo vibrando u oscilando en torno a posiciones fijas. Esta oscilación aumenta al aumentar la temperatura.
• LÍQUIDOS
• La fuerza de atracción intermolecular en los líquidos es menor que en los sólidos, por lo que la movilidad de las moléculas es mucho mayor, pudiendo cambiar de posición y existiendo colisiones entre ellas. El movimiento de las moléculas en los líquidos es desordenado y al aumentar la temperatura aumenta la movilidad.
• GASES
• Las fuerzas intermoleculares son muy pequeñas, por lo que las moléculas pueden moverse prácticamente sin restricción grandes distancias, de manera desordenada, colisionando entre ellas. La débil atracción intermolecular permite que los gases puedan expandirse o comprimirse, hasta adaptarse al volumen del recipiente que los contiene. El número de choques por unidad de tiempo y por unidad de área contra las paredes del recipiente se asocia a la presión del gas. Al aumentar la temperatura, aumenta la velocidad con que se mueven las moléculas, y chocan con mayor frecuencia las paredes del recipiente, aumentando así la presión del gas.

-. PLASMAS

• Son gases ionizados, es decir cargados eléctricamente. A altas temperaturas los choques entre partículas son tan violentos que pueden hacer variar su estructura. Este efecto también puede lograrse al someter al gas a la acción de luz ultravioleta, rayos X o corriente eléctrica. El gas en un tubo fluorescente encendido es un plasma. El plasma es el estado predominante de la materia en el universo. Debido a las altas temperaturas en el Sol y las estrellas, el gas de que las forma está ionizado, o sea es un plasma.
• EN RESUMEN Todos los líquidos y todos los gases son fluidos. Los fluidos son un subconjunto de los estados o fases de la materia e incluyen los líquidos, gases, plasma y, de alguna manera, los sólidos plásticos. Los líquidos fluyen bajo la acción de la gravedad hasta que ocupan la parte más baja de sus recipientes (tienen un volumen definido, pero no una forma definida). Los gases se expanden hasta que llenan el recipiente (no tienen ni forma ni volumen definidos) Los líquidos forman una superficie libre (esto es una superficie que no es creada por el recipiente, mientras que los gases no.

ESTADOS DE LA MATERIA

Unidades Básicas.

• Masa: La masa, en física, es la magnitud que cuantifica la cantidad de materia de un cuerpo. Es una cantidad escalar y no debe confundirse con el peso, que es una fuerza.
• Longitud: es la magnitud que expresa la distancia entre dos puntos.
• Tiempo: es la magnitud física que mide la duración o separación de acontecimientos sujetos a cambio. Es la magnitud que permite ordenar los sucesos en secuencias, estableciendo un pasado, un presente y un futuro.
• Temperatura: es una magnitud referida a las nociones comunes de calor o frío. Por lo general, un objeto más "caliente" tendrá una temperatura mayor. Físicamente es una magnitud escalar relacionada con la energía interna de un sistema termodinámico.
• Se puede adicionar también la fuerza como una unidad para cantidades básicas:
• Fuerza: es todo agente capaz de modificar la velocidad o la forma de los objetos. No debe confundirse con los conceptos de esfuerzo o energía.

Sistemas de referencias.

• En cualquier trabajo técnico deben definirse las unidades en que se

miden loas propiedades físicas. Un sistema de unidades especifica las

unidades de las cantidades fundamentales de longitud, tiempo,

fuerza y masa. Las unidades de otros términos de derivan de estas.

• Sistema Internacional de Unidades: Las unidades de este sistema para

las cantidades básicas son las siguientes:

• longitud = metro (m)
• tiempo = segundo (s)
• masa = Kilogramo (Kg)
• fuerza = Newton (N) o Kg.m/s