comportamiento de distintos tipos de fluidos en hidrodinámica y mecánica de fluidos

1. Módulo II
Clase introductoria

2. ESTADOS DE LA MATERIA
• SÓLIDOS
• LÍQUIDOS
• GASES
FLUIDOS:
¿POR QUÉ?

3. SÓLIDOS:
• forma y volumen propios
• ante la aplicación de una fuerza externa:
– se mueven
– se deforman
FLUIDOS:
• forma del recipiente que los contiene
• ante la aplicación de una presión externa:
– se mueve  FLUYE
– su superficie puede deformarse
según cómo se aplica
según cómo se aplica

4. CONSTANTE FÍSICA
propiedad física cuantificable en
condiciones experimentales bien
definidas.
A su vez, pueden
seguir una función
con respecto a
alguna variable
experimental
(P, T, etc)
densidad
viscosidad
tensión superficial
índice de refracción
punto de fusión

5. Trabajos prácticos de Módulo II
DENSIDAD VISCOSIDAD
MÉTODOS PARA DETERMINAR LAS CONSTANTES
TENSIÓN
SUPERFICIAL

6. Métodos para medir DENSIDAD
LÍQUIDO SÓLIDO
BMW PICNOMETRÍA
AREOMETRÍA
Fundamentos-procedimientos-expresión de resultados

7. MÉTODOS PARA DETERMINAR el coeficiente de
TENSIÓN SUPERFICIAL
Tensiómetro de
Lecompte Du Nöuy
Estalagmometría
Fundamentos-procedimientos-expresión de resultados

8. MÉTODOS PARA DETERMINAR el coeficiente de
VISCOSIDAD
VISCOSIMETRO
CAPILAR
METODO de
STOKES
Fundamentos-procedimientos-expresión de resultados

9. REPASO
MECÁNICA DE FLUIDOS

11. HIDROSTÁTICA

12. PRESIÓN
P = F cos α / A
Unidades:
[P] = N / m2 (pascal)
[P] = dyn / cm2 (baria)
A
F
α

13. PRESIÓN =
A
F
45º
¿CUÁNTO VALE EN CADA CASO?
F
F
F

14. VARIACIÓN de la PRESIÓN con la ALTURA
P = P0 + h
Presión a una profundidad h

15. PRESIÓN HIDROSTÁTICA
¿CUÁNTO VALE LA PRESIÓN EN EL FONDO EN CADA CASO?
1 m
10 cm
1 m
1 m
1 m
10 cm
2 m
P = h * 

16. PRINCIPIO de PASCAL

18. Presión atmosférica:
es la que ejerce la atmósfera o
aire sobre la Tierra
es el peso de la masa de aire
por unidad de superficie

19. Experiencia de Torricelli
¿Por qué el mercurio no descendió más?

20. Presión atmosférica normal:
es equivalente a la ejercida por una columna de
mercurio de
• 76 cm de altura
• a 0ºC y
• a nivel del mar
• a 45 º de latitud ( eso implica g “normal”)
Patm= Hg h Hg = 13,6 g/cm3 . 980 cm/s2 . 76cm =
= 1,01293 106 dina/cm2 = 101.293 N/m2 = 101.293 Pa = 1 atm

21. Patm
Vacìo Vacio
Manómetro de
tubo abierto
P=Patm+.h
Manómetro de
tubo cerrado
P=. h
Barómetro de Fortín
Patm=.h
Presión
P
Presión
P
h
h
h
Referencia
Escala
MEDICIÓN DE PRESIÓN

22. • La presión atmosférica ha sido
determinada en más de un kilo por
centímetro cuadrado de superficie
pero, sin embargo, no lo notarnos
(motivo por el cual, por miles de
años, los hombres consideraron al
aire sin peso).
¿Cómo es que los animales y las
personas que están en la Tierra
pueden soportar tamaña presión?

23. • El aire ejerce su presión en todas
direcciones (como todos los fluidos y
los gases), pero los líquidos internos
de todos esos seres ejercen una
presión que equilibra la presión
exterior

24. HIDRODINÁMICA

27. DEFINICIONES
ES LA TRAYECTORIA DE UNA PARTICULA QUE SE
MUEVE CON REGIMEN ESTABLE E
IRROTACIONAL.
ES PARALELA A LA VELOCIDAD EN CADA PUNTO
REGION DEL FLUIDO LIMITADO
POR LINEAS DE CORRIENTE
TUBO DEL FLUJO
LINEAS DE CORRIENTES

28. ECUACIÓN DE CONTINUIDAD
POR LA LEY DE CONSERVACION DE LAS MASAS:
1.S1= 2.S2 Q = S .  = cte.
dm1 dm2
dt dt
=
dr. S1.1 dr. S2. 2
dt dt
=
S1
S2
1= 2 si el fluido es incompresible

29. FLUIDOS IDEALES

30. Ecuación de Bernoulli

31. Analicemos la energía en las situaciones 1 y 2

32. P1 -

33. TEOREMA DE BERNOULLI
SE BASA EN LA LEY DE CONSERVACION DE LA
ENERGIA APLICADA A FUIDOS
k
h
g
v
P 




 
 2
2
1
CADA TERMINO DE LA ECUACION REPRESENTAN UNA FORMA
DE ENERGÍA DEL FLUIDO EXPRESADA POR UNIDAD DE
VOLUMEN
ENERGÍA
ACUMULADA
COMO
PRESIÓN
ENERGÍA
CINÉTICA
ENERGÍA
POTENCIAL
GRAVITATORIA
ENERGÍA
TOTAL DEL
SISTEMA

36. FLUIDOS REALES

37. Planos
paralelos
VISCOSIDAD
RESISTENCIA INTERNA A FLUIR
TENSIÓN CORTANTE
FUERZA DE
FRICCION INTERNO
MOVIMIENTO DE CAPAS
O FLUJO LAMINAR

38. FLUIDOS NEWTONIANOS
LA VISCOSIDAD DEPENDE DEL
GRADIENTE DE LA
VELOCIDAD
FLUIDOS NO NEWTONIANOS
= COEFICIENTE DE
VISCOSIDAD
ABSOLUTO

39. PARÁMETROS QUE INFLUYEN
EN LA VISCOSIDAD
FLUIDOS
NEWTONIANOS
FLUIDOS NO
NEWTONIANOS
Tipos de líquidos
Temperatura
Presión
Tipos de líquidos
Temperatura
Presión
Gradiente de
Velocidad
Tiempo de
cizallamiento

40. PUES HAY PÉRDIDA DE ENERGÍA
POR FRICCIÓN
P1 + ½. .1
2 + .h1 = P2 + ½. .2
2 + .h2 + WFR / Vol
P1 + ½..1
2 + .h1 > P2 + ½..2
2 + .h2
FLUIDO
VISCOSO
NO SE CONSERVA LA
ENERGÍA MECÁNICA

41. 1 2
FLUIDO VISCOSO
¿Qué término de la Ecuación de Bernoulli
disminuye en el punto 2 respecto del punto 1:
¿POR QUÉ?
a) ½..2
b) h.
c) P

42. FLUIDOS REALES: PÉRDIDA de CARGA
Fluido ideal Fluido viscoso (real)

43. LEY DE POISEUILLE
FUERZAS POR PRESIÓN FUERZAS DE ROZAMIENTO
EN UN TUBO POR EL QUE CIRCULA UN LÍQUIDO VISCOSO A VELOCIDAD
CONSTANTE ACTUAN:
FP= (P1-P2).S FF= -.A. d
dr
(P1-P2).S = -.A. d
dr
RESOLVIENDO LA ECUACIÓN
DIFERENCIAL Y TENIENDO EN
CUENTA LA ECUACIÓN DE
CONTINUIDAD
P..r4
8.l.
Q=

44. VELOCIDAD CRITICA
NÚMERO DE REYNOLDS
ES LA VELOCIAD A PARTIR DE LA CUAL EL REGIMEN
DEJA DE SER LAMINAR Y PARA A SER TURBULENTO
R= .D.

ES UN NÚMERO ADIMENSIONAL QUE INDICA SI EL
REGIMEN ES LAMINAR O TURBULENTO
VC=2000. 
.D

45. REGIMEN VELOCIDAD REYNOLDS
LAMINAR V < VC < 2000
INESTABLE V ~ VC 2000 – 3000
TURBULENTO V > VC > 3000

46. TEOREMA DE BERNOULLI
SE BASABA EN LA LEY DE CONSERVACIÓN DE LA
ENERGÍA APLICADA A FUIDOS IDEALES
ENERGÍA
ACUMULADA
COMO
PRESIÓN
k
h
g
v
P 




 
 2
2
1
PARA FLUIDOS REALES AGREGAMOS AHORA ELTÉRMINO QUE
REPRESENTA LA ENERGÍA DEL FLUIDO PÉRDIDA POR
ROZAMIENTO EXPRESADA POR UNIDAD DE VOLUMEN
ENERGÍA
CINÉTICA
ENERGÍA
POTENCIAL
GRAVITATORIA
ENERGÍA
TOTAL DEL
SISTEMA
P2 + ½. .2
2 + .h2 + WFR/Vol E