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7/25/2019 CLASE_03 de fluidos
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MECNICA DE FLUIDOS
PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS
CONCEPTOS Y PRINCIPOS
INGENIERA
INGENIERA CIVIL
2015 - I
ING CIP MANUEL CASAS VILLALOBOS
7/25/2019 CLASE_03 de fluidos
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UNIVERSIDAD RICARDO PALMAMECNICA DE FLUIDOS
PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS
DOCENTE : ING CIP MANUEL CASAS VILLALOBOS
M a n u e l .C a sa sV @u rp .p em a n u e lc a sa su rp @y a ho o .c o m
2 01 5
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HISTORIA
Archimedes(C. 287-212 BC)
Newton(1642-1727)
Leibniz(1646-1716)
Euler(1707-1783)
Navier(1785-1836)
Stokes(1819-1903)
Reynolds
(1842-1912)
Prandtl
(1875-1953)
Bernoulli(1667-1748)
Taylor
(1886-1975)ING. CIP MANUEL CASAS VILLALOBOS3
http://www-gap.dcs.st-and.ac.uk/~history/PictDisplay/Taylor_Geoffrey.html7/25/2019 CLASE_03 de fluidos
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OBJETIVOS
DEFINICIONESSISTEMAS DE UNIDADES
PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS
PRESIN
M AN O M E T R A
MECNICA DE FLUDOS
MARZO / JULIO del 2015
http://www.google.com.ni/imgres?imgurl=http://www.invdes.com.mx/UserFiles/Image/oct08/fluidos.gif&imgrefurl=http://fisicacienciayeducacion.blogspot.com/&usg=__7CeFGcbF7qk-z6H98h1NCoiYvno=&h=472&w=354&sz=65&hl=es&start=41&zoom=1&tbnid=t5xHnpciIBxGPM:&tbnh=129&tbnw=97&prev=/images?q=fluidos&start=40&hl=es&sa=N&gbv=2&tbs=isch:1&itbs=1http://www.google.com.ni/imgres?imgurl=http://www.invdes.com.mx/UserFiles/Image/oct08/fluidos.gif&imgrefurl=http://fisicacienciayeducacion.blogspot.com/&usg=__7CeFGcbF7qk-z6H98h1NCoiYvno=&h=472&w=354&sz=65&hl=es&start=41&zoom=1&tbnid=t5xHnpciIBxGPM:&tbnh=129&tbnw=97&prev=/images?q=fluidos&start=40&hl=es&sa=N&gbv=2&tbs=isch:1&itbs=17/25/2019 CLASE_03 de fluidos
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MECNICA DE FLUIDOS
Asignatura: Bsica de Carrera
Total de horas Teora semanales: 2
Total de horas Practica semanales: 2
Total de horas Laboratorio semanales: 3 Total de horas semestrales: 105
Requisito: Dinmica
Precedencia: Matemticas AplicadasEstadstica y Probabilidades
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MECNICA DE FLUIDOS
Presentacin de la asignaturaSilabo
Horarios
Recordar Reglamento y Normas a cumplir Inasistencia horas (30 % )
Puntualidad en horarios
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IMPORTANCIA DE LA ASIGNATURA
Qu es el ingeniero Civil?
De acuerdo al perfil profesional de la carrera, elIngeniero Civil egresado de la URP debe estar encapacidad de planear, organizar, ejecutar ycontrolarlosdiversos procesos en ingenierade una forma integral en todas las etapas de
los proyectos civiles.
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INTRODUCCION A LA MECANICA DEFLUIDOS
Entre otras aplicaciones de la mecnica de fluidos estn
la propulsin a chorro, las turbinas, los compresores y las
bombas.
La hidrulica estudia la utilizacin en ingeniera de la
presin del agua o del aceite.
La mecnica de fluidos puede subdividirse en dos campos
principales: la esttica de fluidos, o hidrosttica, que se
ocupa de los fluidos en reposo, y la dinmica de fluidos,que trata de los fluidos en movimiento.
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LA MECNICA DE FLUIDOS: HIDROSTTICAAplicaciones en la Ingeniera Civil
ESQUEMAS DE APROVECHAMIENTO HDRICOING. CIP MANUEL CASAS VILLALOBOS9
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El trmino de hidrodinmica se aplica al flujo de lquidoso al flujo de los gases a baja velocidad, en el que puede
considerarse que el gas es esencialmente incompresible.
La aerodinmica, o dinmica de gases, se ocupa del
comportamiento de los gases cuando los cambios de
velocidad y presin son lo suficientemente grandes para
que sea necesario incluir los efectos de la
compresibilidad.
INTRODUCCION A LA MECANICA DE FLUIDOS
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MODELOS
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MECNICA DE FLUIDOS
Un avin F-18 volando al nmero de Mach 1.4 a 35,000 pies de altitud.
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http://www.galleryoffluidmechanics.com/shocks/f18b.htm7/25/2019 CLASE_03 de fluidos
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MECNICA DE FLUIDOS Un avin T-38 volando al nmero de Mach 1.1 a 13,700 pies de altitud
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http://www.galleryoffluidmechanics.com/shocks/g2a.htm7/25/2019 CLASE_03 de fluidos
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OBJETIVOS
Aplicar los principios de la mecnica de fluidos en elplanteamiento y resolucin de problemas prcticos,relacionados con el transporte de fluidos.
Desarrollar la capacidad de los alumnos basado enconocimientos terico-prcticos para seleccionar,diseary evaluarprincipios matemticos aplicados alflujo de fluidos.
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TEMARIO
Introduccin a la Mecnica de los Fluidos Propiedades de los fluidos
Conceptos
Sistemas de Unidades
Viscosidad Presin y manometra
Piezmetros
Manometra
Principio de Pascal
Principio de Arqumedes
Aplicaciones: Agua Subterrnea
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ING. CIP MANUEL CASAS VILLALOBOS
MECNICA DE FLUIDOS
La Mecnica de los Fluidos es la ciencia que estudia el
comportamiento de los fluidos en reposo o en movimientoy la interaccin de los fluidos con slidos o con otrosfluidos en las fronteras.
Es una parte de una disciplina ms amplia llamada
mecnica de medios continuos, que incluye tambin elestudio de slidos sometidos a esfuerzos.
El conocimiento de los fluidos es esencial, no solamentepara tratar con exactitud los problemas de movimiento de
fluidos a travs de tuberas, bombas y otros tipos deaparatos, sino tambin para el estudio del flujo de calor yde muchas operaciones de separacin que dependen de ladifusin y la transferencia de materia.
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MECNICA DE FLUIDOS
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MECNICA DE FLUIDOS
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METEOROLOGA
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ING. CIP MANUEL CASAS VILLALOBOS
CUERPO
SOLIDORIGIDO
DEFORMABLE
FLUIDO
LIQUIDOS
GASES
QUE SE DEBE ENTENDER POR OBJETO O CUERPO?
MECNICA DE FLUIDOS20
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ING. CIP MANUEL CASAS VILLALOBOS
Un fluido puede ser caracterizado de diferentes maneras:
Espaciamiento molecularActividad molecular
En un fluido el espaciamiento entre molculas es mayorque en un slido, como tambin es mayor el rango de
movimiento de las molculas.
CARACTERIZACIN DE FLUIDOS
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PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS
Definiciones
Fluidoes aquella sustancia que, debido a su poca cohesinintermolecular, carece de forma propia y adopta la formadel recipiente que lo contiene.
Un Fluidoes una sustancia que se deforma continuamentecuando est sometido a un esfuerzo cortante, sin importarla magnitud de ste.
Un Fluidoofrece poca resistencia al cambio de forma.
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ING. CIP MANUEL CASAS VILLALOBOS
La materia ordinaria se presenta en alguno de los tresestados siguientes: slido, lquido o gaseoso.
Existe un cuarto estado de la materia denominadoplasma que es esencialmente un gas ionizado con igual
nmero de cargas positivas que negativas. Un slido cristalino es aqul que tiene una estructura
peridica y ordenada, como consecuencia, tiene unaforma que no cambia, salvo por la accin de fuerzas
externas.
FLUIDO
MECNICA DE FLUIDOS23
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ING. CIP MANUEL CASAS VILLALOBOS
En el estado gaseoso, las molculas estn en continuomovimiento y la interaccin entre ellas es muy dbil.
Las interacciones tienen lugar, cuando las molculaschocan entre s.
Un gas se adapta al recipiente que lo contiene pero tratade ocupar todo el espacio disponible.
En estas notas de clases, se estudiarn los denominadosfluidos ideales o perfectos, aquellos que se pueden
desplazar sin que presenten resistencia alguna.
FLUIDO
MECNICA DE FLUIDOS24
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DISPOSICION DE LAS MOLECULAS
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ING. CIP MANUEL CASAS VILLALOBOS
FLUIDO Un fluido se define como una sustancia que se deforma
de manera continua cuando acta sobre ella unesfuerzo cortante de cualquier magnitud.
Una sustancia en la fase liquida o en la gaseosa seconoce como fluido.
El agua, aceite y aire fluyen cuando sobre ellos acta unesfuerzo cortante.
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Concepto de Fluido: Se conoce como fluido a todo cuerpo que carece de
elasticidad de forma. No presenta fuerzas internas tangenciales o stas son muy
pequeas.
Los movimientos relativos entre partculas fluidas no
realizan trabajo.
Fluidos Ideales:
a) No responden a tensiones tangenciales.
b) Son continuos. La hiptesis de continuidad del fluido permite hablar de densidad como
funcin de punto.
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PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS
Los fluidos se clasifican en lquidos y gases.
Caractersticas
Los lquidos son incompresibles Los gases son compresibles
Los lquidos toman el volumen del recipiente que loscontiene y la superficie mantiene un nivel uniforme
(el contenedor puede estar abierto). Los gases solo pueden estar contenidos en un recipiente
cerrado y llenan completamente su volumen.
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PROPIEDADES DE LOS FLUIDOSDimensiones y Unidades
Las abstracciones utilizadas para describir lasmanifestaciones o caractersticas de un cuerpo sedenominan dimensiones.
Existen dos tipos de dimensiones Las bsicas que son independientes de otra dimensin; Las secundarias son funcin de las dimensiones bsicas.
Las dimensiones bsicas ms utilizadas son las siguientes: Longitud L Tiempo T Masa M Temperatura
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29
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PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS
Existen diferentes tipos de sistemas de unidadessiendo los ms utilizados: cgs (centmetro-gramo-segundo) mks (metro-kilogramo-segundo) ingls (pie-libra-segundo)
Sistema Internacional Sistema Tcnico
Cantidad Fsica
Es aquella donde est definida claramente la dimensin, launidad y la magnitud (Ejemplo: 10C). Qu se mide? Cmo se mide? Cunto mide?
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PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS
Ejemplos de unidades secundarias:
amFfuerza
t
L
anaceleraci
t
Lvvelocidad
2
t
WPotpotencia
LFWtrabajo
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PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS
Sistema Mtrico en Ingenieria
Longitud L [m]
Masa M [kg]
Tiempo T [s] Temperatura [K]
Fuerza F [kgf Kg]
donde:
kgfskgf
N9,80665
mkg9,80665nalgravitacioconversindefactor:g
gamkgf
2C
c
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PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS
Sistema Tcnico Ingls
Longitud L [pie]
Masa M [lb] Tiempo T [s]
Temperatura [R]
Fuerza F [lbf lb]
donde:
2C slbf
pielb32,174nalgravitacioconversindefactor:g
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PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS
Ejemplo o1
Suponga que la aceleracin de la gravedad en ciertolugar es g =9,70 m/seg2, encuentre:
Cunto pesan 10 kg de una sustancia?
Exprese el resultado en el sistema mtrico.
Exprese el resultado en el sistema ingls.
Exprese el resultado en el sistema internacional.
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PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS
Definiciones
Masa(m): Es una medida de la resistencia de
un cuerpo a un cambio demovimiento (cantidad de fluido).
Peso(W): Es la fuerza con que un cuerpo es
atrado hacia la tierra por la accinde la gravedad.
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PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS
Densidad:Se define la densidad odensidad especficao densidad absolutacomo la cantidad de masapor unidad de volumen de una sustancia ()
Peso Especfico:
El peso especficocorresponde a la cantidad depeso por unidad de volumen de una sustancia.
3 3
M kg slug = ;
V m pie
f
3 3
lbw N = ;
V m pie
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PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS
La relacin entre densidad y peso especfico es:
La densidad relativa rpuede definirse como elcociente entre la densidad de una sustancia y ladensidad del agua a 4C .
El peso especficorelativo rpuede definirsecomo el cociente entrepeso especfico de una sustanciay lapeso especfico del agua a 4C .
g
V
gm
V
W
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Aire 1,29 Aluminio 2 700
Helio 0,18 Cobre 8 920
Hidrgeno 0,09 Hierro 7 860
Agua dulce 1 000 Plomo 11 300
Hielo 917 Oro 19 300
Agua salada 1 030 Mercurio 13 600
Alcohol 806 Madera 373
Densidades de algunas substancias (kg/m3)
ING. CIP MANUEL CASAS VILLALOBOS MECNICA DE FLUIDOS39
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BIBLIOGRAFA
Fluid MechanicsV L Streeter, E Benjamin Wylie & K W BedforeWCB McGraw Hill
Fluid MechanicsFrank M White
McGraw Hill International Editions
Introduction to Fluid MechanicsFox & McDonald
John Wiley & Sons, Inc.
Transport PhenomenaR. B. Bird, W. E. Stewart, and E. N. Lightfoot
Wiley
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BIBLIOGRAFA
Fundamentals of Momentum Heat and MassTransport
James Welty et al. (3W+R)
4th ed. (Wiley).
Fluid Mechanics for Chemical Engineers,
James WilkesPrentice Hall, 1999
Fluid MechanicsP K Kundu & I M Cohen
R. B. Bird, W. E. Stewart, and E. N. LightfootElsevier Inc.
ING. CIP MANUEL CASAS VILLALOBOS 41
T i
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Temario
Introduccin a la Mecnica de los Fluidos
Propiedades de los fluidos
Conceptos
Sistemas de Unidades
Viscosidad Presin y manometra
Piezmetros
Manometra
Principio de Pascal Principio de Arqumedes
Aplicaciones: Agua Subterrnea
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OBJETIVOS
DEFINICIONESSISTEMAS DE UNIDADES
PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS
PRESIN
M AN O M E T R A
MECNICA DE FLUDOS
MARZO / JULIO del 2014
http://www.google.com.ni/imgres?imgurl=http://www.invdes.com.mx/UserFiles/Image/oct08/fluidos.gif&imgrefurl=http://fisicacienciayeducacion.blogspot.com/&usg=__7CeFGcbF7qk-z6H98h1NCoiYvno=&h=472&w=354&sz=65&hl=es&start=41&zoom=1&tbnid=t5xHnpciIBxGPM:&tbnh=129&tbnw=97&prev=/images?q=fluidos&start=40&hl=es&sa=N&gbv=2&tbs=isch:1&itbs=1http://www.google.com.ni/imgres?imgurl=http://www.invdes.com.mx/UserFiles/Image/oct08/fluidos.gif&imgrefurl=http://fisicacienciayeducacion.blogspot.com/&usg=__7CeFGcbF7qk-z6H98h1NCoiYvno=&h=472&w=354&sz=65&hl=es&start=41&zoom=1&tbnid=t5xHnpciIBxGPM:&tbnh=129&tbnw=97&prev=/images?q=fluidos&start=40&hl=es&sa=N&gbv=2&tbs=isch:1&itbs=17/25/2019 CLASE_03 de fluidos
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UNIVERSIDAD RICARDO PALMAMECNICA DE FLUIDOS
PRINCIPIOS I
DOCENTE : ING CIP MANUEL CASAS VILLALOBOS M a n u e l .C a sa sV @u rp .p e
m a n u e lc a sa su rp @y a ho o .c o m
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MECNICA DE FLUIDOS
PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS
CONCEPTOS Y PRINCIPOS
INGENIERA
INGENIERA CIVIL
2015 -I
ING CIP MANUEL CASAS VILLALOBOS