Repblica Bolivariana de VenezuelaMinisterio del Poder Popular para la DefensaUniversidad Nacional Experimental PolitcnicaDe la Fuerza Armada BolivarianaNcleo Anzotegui Sede San Tom

Nociones Bsicas de mecnica de los fluidos

Integrantes:

Anthony Patete C.I: 26070584

Profesor:Julio Gonzales

Seccin: D-04

Ingeniera de Petrleo

Septiembre del 2015

ndiceIntroduccin pg. 2Esttica de los fluidos pag3 Cinemtica de los fluidos pg. 3Dinmica de los fluidos pg. 4Segunda ley de newton pag.9Fuerzas tangenciales pg. 14Fuerzas axiales pg. 15Fuerzas de cizalla pg. 16Fuerzas de flotacin pg. 16Principio de Arqumedes pg. 16Fuerzas de friccin pg. 17Viscosidad dinmica pg. 17Viscosidad cinemtica pg. 17Esfuerzos cortantes pg. 17Fenmenos de transporte pg. 18Conclusin pg. 20Bibliografa pg. 21

Introduccin La Mecnica de los Fluidos, como rea de estudio, se ha desarrollado gracias al entendimiento de las propiedades de los fluidos, a la aplicacin de las leyes bsicas de la mecnica y la termodinmica y a una experimentacin ordenada. Debido al comportamiento que tienen algunos fluidos, se hace interesante su estudio, sobre todo a nivel experimental, teniendo en cuenta que dicha sustancia posee ciertas propiedades tales como viscosidad y densidad, las cuales las cuales juegan papeles principales en flujos de canales abiertos y cerrados y en flujos alrededor de objetos sumergidos. Este inters en el estudio de los fluidos es a consecuencia de que en la vida diaria no existe un fluido ideal, es decir, una sustancia en la cual se est aplicando un esfuerzo, el cual puede ser muy pequeo, para que se resista a fluir con absoluta facilidad. En esta prctica se experimenta con la propiedad que tienen los fluidos de oponer resistencia a un efecto cortante por causa de la adhesin y cohesin, es decir, la viscosidad. Asimismo, el instrumento utilizado para determinarla, el procedimiento empleado y las unidades que representan dicha propiedad.

Esttica de los fluidos La esttica de fluidos estudia el equilibrio de gases y lquidos. A partir de los conceptos de densidad y de presin se obtiene la ecuacin fundamental de la hidrosttica, de la cual el principio de Pascal y el de Arqumedes pueden considerarse consecuencias. El hecho de que los gases, a diferencia de los lquidos, puedan comprimirse hace que el estudio de ambos tipos de fluidos tenga algunas caractersticas diferentes. En la atmsfera se dan los fenmenos de presin y de empuje que pueden ser estudiados de acuerdo con los principios de la esttica de gases.Densidad El estudio de la mecnica de los fluidos utiliza la densidad de una sustancia definida como su masa por unidad de volumen.

La densidad de una sustancia con respecto a la densidad del agua se denomina densidad relativa.Presin Un fluido en reposo no puede resistir fuerzas tangenciales, pues las capas del fluido resbalaran una sobre la otra cuando se aplica una fuerza en esa direccin. Precisamente esta incapacidad de resistir fuerzas tangenciales (esfuerzos de corte) es lo que le da la propiedad de cambiar de forma o sea fluir. Por lo tanto sobre un fluido en reposo slo pueden actuar fuerzas perpendiculares. Tenemos por lo tanto que las paredes del recipiente, que contienen a un fluido en reposo, actan sobre ste con fuerzas perpendiculares a la superficie de contacto. De igual manera el fluido acta sobre las paredes del recipiente con una fuerza de igual magnitud y de sentido contrario.

Cinemtica de los fluidos La cinemtica estudia los conceptos requeridos para la mejor comprensin del movimiento de los fluidos. Sus resultados se aplican en el clculo y diseo de obras, accesorios y controles para el manejo de fluidos que fluyen, escurren o se mueven.

Objetivo del estudio de la cinemtica Clasificar un flujo segn su comportamiento cinemtico Aplicar los mtodos de descripcin del movimiento de fluidos Utilizar las lneas de corriente, de trayectoria y de traza para describir un flujo Obtener las lneas de corriente a partir de un campo de velocidades Calcular el campo de aceleracin de un flujo y distinguir sus componentes Calcular el campo de rotacin de un flujo e identificar sus consecuencias Distinguir las propiedades intensivas y extensivas entre s Clasificar una ley como bsica o secundaria e interpretarla en distintos casos de flujo Aplicar la ecuacin de transporte a la propiedad de inters del flujo Aplicar la relacin entre caudal, velocidad media, seccin de flujo y distribucin de velocidades Aplicar el principio de conservacin de la masa en diferentes circunstancias de flujo

Dinmica de los fluidos La dinmica de fluidos estudia los fluidos en movimiento y es una de las ramas ms complejas de la mecnica. Aunque cada gota de fluido cumple con las leyes del movimiento de Newton las ecuaciones que describen el movimiento del fluido pueden ser extremadamente complejas. En muchos casos prcticos, sin embargo el comportamiento del fluido se puede representar por modelos ideales sencillos que permiten un anlisis detallado.Fluidos ideales El movimiento de un fluido real es muy complejo. Para simplificar su descripcin consideraremos el comportamiento de un fluido ideal cuyas caractersticas son las siguientes: Fluido no viscoso. Se desprecia la friccin interna entre las distintas partes del fluido Flujo estacionario. La velocidad del fluido en un punto es constante con el tiempo Fluido incompresible. La densidad del fluido permanece constante con el tiempo Flujo irrotacional. No presenta torbellinos, es decir, no hay momento angular del fluido respecto de cualquier punto.Ecuacin de la continuidad

Consideremos una porcin de fluido en color amarillo en la figura, el instante inicialty en el instantet+Dt. En un intervalo de tiempoDtla seccinS1que limita a la porcin de fluido en la tubera inferior se mueve hacia la derechaDx1=v1Dt. La masa de fluido desplazada hacia la derecha esDm1=rS1Dx1=rS1v1Dt. Anlogamente, la seccinS2que limita a la porcin de fluido considerada en la tubera superior se mueve hacia la derechaDx2=v2Dt.En el intervalo de tiempoDt.La masa de fluido desplazada esDm2=rS2v2Dt. Debido a que el flujo es estacionario la masa que atraviesa la seccinS1en el tiempoDt, tiene que ser igual a la masa que atraviesa la seccinS2en el mismo intervalo de tiempo. Luegov1S1=v2S2

Esta relacin se denomina ecuacin de continuidad.

Ecuacin de Bernoulli Evaluemos los cambios energticos que ocurren en la porcin de fluido sealada en color amarillo, cuando se desplaza a lo largo de la tubera. En la figura, se seala la situacin inicial y se compara la situacin final despus de un tiempoDt. Durante dicho intervalo de tiempo, la cara posteriorS2se ha desplazado v2Dty la cara anteriorS1del elemento de fluido se ha desplazado v1Dthacia la derecha.

El elemento de masaDmse puede expresar como m=S2v2t=S1v1t=VComparando la situacin inicial en el instantety la situacin final en el instantet+Dt.Observamos que el elementoDmincrementa su altura, desde la alturay1a la alturay2 Lavariacin de energa potencialesEp=mgy2-mgy1=V(y2-y1)gEl elementoDmcambia su velocidad dev1av2, Lavariacin de energa cinticaesE= El resto del fluido ejerce fuerzas debidas a la presin sobre la porcin de fluido considerado, sobre su cara anterior y sobre su cara posteriorF1=p1S1yF2=p2S2. La fuerzaF1se desplazax1=v1t. La fuerza y el desplazamiento son del mismo signo La fuerzaF2se desplazax2=v2tLa fuerza y el desplazamiento son de signos contrarios. Eltrabajo de las fuerzas exterioresesWext=F1x1- F2x2=(p1-p2)V Elteorema trabajo-energanos dice que el trabajo de las fuerzas exteriores que actan sobre un sistema de partculas modifica la energa del sistema de partculas, es decir, la suma de las variaciones de la energa cintica y la energa potencial del sistema de partculasWext=Ef-Ei= (Ek+Ep) f-(Ek+Ep) i=Ek+Ep Simplificando el trminoVy reordenando los trminos obtenemosla ecuacin de Bernoulli

Efecto Venturi

Cuando el desnivel es cero, la tubera es horizontal. Tenemos entonces, el denominado tubo de Venturi, cuya aplicacin prctica es la medida de la velocidad del fluido en una tubera. El manmetro mide la diferencia de presin entre las dos ramas de la tubera.La ecuacin de continuidad se escribev1S1=v2S2 Que nos dice que la velocidad del fluido en el tramo de la tubera que tiene menor seccin es mayor que la velocidad del fluido en el tramo que tiene mayor seccin. SiS1>S2, se concluye quev1