Fluido:

Definición:

Un fluido es una sustancia que se deforma continua y fácilmente

cuando se somete a un esfuerzo tangencial cortante sin importar lo pequeño

sea dicho esfuerzo.

Los fluidos están definidos en lo que son líquidos y gases; un sólido

puede resistir un esfuerzo cortante con una deformación elástica, en cambio

un fluido no, ya que cualquier esfuerzo cortante aplicado a un fluido sin

importar lo pequeño sea provocara el movimiento del fluido. Cabe destacar

que un fluido en reposo ha de estar siempre en un estado de esfuerzo

cortante nulo.

Dicho esfuerzo cortante es la componente de la fuerza tangente a una

superficie, y dicha fuerza dividida por el área de la superficie es el esfuerzo

cortante promedio sobre dicha superficie. El esfuerzo cortante en un punto es

el valor de la fuerza por unidad de área a medida que el área se reduce a un

punto.

Viscosidad:

Definición:

La viscosidad es la propiedad del fluido mediante la cual este ofrece

resistencia al esfuerzo cortante y al movimiento. La viscosidad varia un poco

cuando se compraran los fluidos en forma de líquido y gas, por ejemplo los

gases incrementan su viscosidad con la temperatura, mientras que en un

líquido dicha propiedad disminuye.

Las causas de la viscosidad explican la variación de esta ante factores

como la temperatura ya que las causas de la viscosidad son: su capacidad

de cohesión y la tasa de transferencia de momentum molecular del fluido, las

cuales son distintas tanto para fluidos en forma de líquido y fluidos en forma

de gas.

Los líquidos tienen moléculas mucho más cercanas unas de las otras

que un gas y por ende posee fuerzas cohesivas mayores que las de un gas,

dicha cohesión disminuye con la temperatura y la viscosidad también lo

hace, ahora, los gases poseen moléculas mucho mas distanciadas unas de

las otras lo que deriva en fuerzas cohesivas muy pequeñas y la mayoría de

su resistencia al esfuerzo cortante es el resultado de la transferencia de

momentum molecular.

Centro de presión:

Definición:

Se denomina centro de presión de un cuerpo al punto sobre el cual se

debe aplicar la resultante de todas las fuerzas ejercidas por el campo de

presión sobre ese cuerpo para que el efecto de la resultante sea igual a la

suma de los efectos de las presiones.

Se trata de un concepto que no necesariamente ha de coincidir con el

centroide geométrico, el centro de masas o el centro de gravedad. La

coincidencia o no de estos conceptos permite analizar la estabilidad de un

cuerpo inmerso en un fluido.

¿Qué tipo de fluido es la pasta de dientes?

La pasta de dientes es un ‘‘fluido de Bingham’’ ya que esta para que

comience a fluir requiere una aplicación de un nivel significativo de esfuerzo

cortante antes de comenzar dicho flujo, posee además como todo fluido de

Bingham una viscosidad aparentemente constante.

Empuje:

Definición:

El empuje se define como aquella fuerza de flotación que según el

principio de Arquímedes es el responsable y participe principal del flote de

cuerpos que se encuentran dentro de un líquido, este se dirige siempre en

una dirección ascendente ya que la presión del fluido aumenta con la

profundidad. Esta fuerza de flotación actúa en un punto llamado ‘‘centro de

flotación’’ el cual al estar ubicado donde estaría el centro de gravedad de

fluido desplazado quedaría una pequeña distancia por encima del centro de

gravedad del cuerpo flotante, esta fuerza de empuje va en sentido contrario

al de la fuerza peso del cuerpo.

Flotación:

Definición:

La flotación es un fenómeno que describe como un cuerpo que

permanece suspendido en un fluido líquido, este fenómeno se puede explicar

si se conoce lo que es el principio de Arquímedes mediante el cual se explica

que en un cuerpo que esta parcial o sumergido en un líquido está sometido a

dos fuerzas que lo mantienen en equilibrio como lo son el peso de dicho

cuerpo (el cual posee un valor distinto cuando el cuerpo está inmerso en un

fluido y otro cuando está fuera de él) que sale del centro de gravedad y la

fuerza de empuje la cual sale de un lugar llamado centro de flotación que

estaría ubicado donde quedaría el centro de gravedad del fluido desplazado;

hay que tomar en cuenta que un cuerpo no flotaría de manera correcta si

este posee una densidad mayor que la del fluido.

La flotación se explica así, si el peso y la fuerza de empuje son iguales

estas fuerzas se anulan entre si dejando al cuerpo en un estado de equilibrio

y flotando la mayoría de las veces entre el fondo del recipiente y la superficie,

si el empuje es mayor que el peso entonces el cuerpo flotara en la superficie

del fluido, pero si el peso es mayor que el empuje (producto de que el cuerpo

tenga una densidad mayor que el fluido) el cuerpo se hundirá la mayoría de

las veces hasta el fondo. Este fenómeno se explica mejor a continuación en

la explicación del principio de Arquímedes.

Principio de Arquímedes:

El principio de Arquímedes expone que ‘‘la fuerza de empuje sobre

cualquier cuerpo sumergido en un fluido posee un valor igual al peso del

fluido que desplaza dicho cuerpo’’.

Analíticamente el empuje está definido y puede calcularse con la

siguiente expresión:

E=ρgV

Donde:

ρ = Densidad.

g = Gravedad.

V = Volumen del cuerpo sumergido o volumen desplazado de líquido.

Uno de los fenómenos que trae consigo la fuerza de empuje y el

principio de Arquímedes es que el peso de los cuerpos no es igual dentro del

líquido que fuera del líquido, esto es obviamente producido por la fuerza de

empuje, pero para cuestiones de análisis podemos decir lo siguiente:

W a=W−E

Donde:

W a = Peso aparente, es decir, el peso del cuerpo dentro del liquido.

W = Peso normal del cuerpo fuera del liquido.

E = Fuerza de empuje.

Como curiosidad cabe destacar que la diferencia entre el peso del

cuerpo y el peso aparente de este dentro del liquido da como resultado la

fuerza de empuje que presenta el cuerpo:

E=W−W a

Con respecto al volumen del cuerpo hay que decir que el volumen del

cuerpo sumergido del empuje es lógicamente menor que el volumen del

cuerpo, y que si el cuerpo está totalmente sumergido el volumen presente en

la expresión para calcular el empuje y el volumen presente en la ecuación de

masa es el mismo:

m=ρV

También podría calcularse el porcentaje de volumen sumergido del

cuerpo en el liquido a través de la siguiente relación por proporcionalidad con

una simple regla de tres ya que para cada volumen de un cuerpo hay un

volumen de cuerpo sumergido tomando en cuenta que el primer volumen del

cuerpo representa el cien por ciento del volumen total.

Todo esto dejando que las condiciones de flotación son muy

especificas al momento de analizar analíticamente y determinar cuándo flota

o no un cuerpo que se encuentra en un fluido.

Si W=E : Entonces el cuerpo se encontrara flotando entre en fondo

del recipiente y la superficie. En un estado aparente de equilibrio.

Si E>W : Entonces el cuerpo se encontrara flotando en la superficie

del líquido.

Si W>E : Entonces el cuerpo normalmente se encontrara hundido.

Fluido ideal:

Definición:

Un fluido aquel que no tiene viscosidad, es decir un fluido en el cual no

hay rozamiento interno. Además un fluido ideal es incompresible y carente de

fricción. La hipótesis de un flujo ideal es de gran utilidad al analizar

problemas que tengan grandes gastos de fluido, como en el movimiento de

un aeroplano o de un submarino, destacando que fluye sin dificultad alguna

ya que sus partículas se encuentran estrechamente unidas entre ellas

dejando en claro que el flujo de un fluido ideal es un flujo laminar y que al no

presentar fricción no resulta viscoso y por ende su viscosidad es cero y los

procesos en que se tenga en cuenta hace su escurrimiento reversible. Por

ultimo pero no menos importante a que tomar en cuenta que con un fluido

ideal al no haber fricción la energía mecánica no se transforma en energía

térmica y que al ser incompresible presenta una densidad constante.

Fluido newtoniano:

Un fluido newtoniano es un fluido que presenta una viscosidad

constante a diferentes velocidades de deformación, esto a una temperatura

constante, debido a esto el esfuerzo cortante es directamente proporcional a

la rapidez de deformación y carece de propiedades elásticas, es también

incompresible y presenta el mismo comportamiento independientemente de

su dirección.

Los fluidos newtonianos se deforman sin regresare a su forma o

estado original, mientras que algunos no newtonianos como la maizina

tienden a conservar su forma después de un impacto o deformación.

Fluido de Bingham:

Es un tipo de fluido no newtoniano es decir que su viscosidad varía

con el gradiente de tensión que se le aplica. Como resultado, un fluido no-

newtoniano como lo es el fluido de Bingham no tiene un valor de viscosidad

definido y constante, obviamente a diferencia de un fluido newtoniano que sí.

Comparando esta definición con el grafico reologico podemos decir que este

tipo de fluido posee una relación lineal, o no lineal en algunos casos, entre el

esfuerzo cortante y el gradiente de deformación una vez se ha superado un

determinado valor del esfuerzo cortante.

Principio de Pascal:

Este principio fue expuesto por Blaise Pascal un físico y matemático

francés y expone que:

‘‘La presión ejercida sobre un fluido poco compresible y en equilibrio

dentro de un recipiente de paredes indeformables se transmite con igual

intensidad en todas las direcciones y en todos los puntos de dicho fluido’’

El principio de pascal es uno de los pilares fundamentales de la

hidráulica y juega un papel importante en las maquinas hidráulicas a nivel de

ingeniería, es en cierto sentido simple de comprender si se tiene bien

sentado la definición de lo que es la presión y donde y cuando esta actúa y

cómo puede usarse todo este conocimiento en función del diseño de

máquinas que ayuden a resolver los problemas de la sociedad y contribuyan

con el desarrollo de la humanidad.

Una de las aplicaciones directas del principio de pascal es el de la

prensa hidráulica, cuyo principio puede y es usado en muchas maquinarias

que cotidianamente encontramos a nuestro alrededor, la más sencilla es un

gato hidráulico el cual posee dos pistones unidos por una línea que posee

una determinada área y en la cual según el principio de pascal hay un fluido

(líquido) incompresible, este dispositivo cumple con la definición analítica de

la prensa hidráulica la cual nos dice que en este sistema la presión en dos

puntos es la misma, entonces:

P1=P2

Al representar la definición de lo que es en si la presión obtenemos:

F1A1

=F2A2

Lo cual nos permite desde el punto de vista del diseño y análisis el

modificar estos valores ya sea para generar una fuerza mayor a partir de una

menor (ya que este principio amplia y magnifica la fuerza aplicada) o

simplemente para conocer el área en la cual se aplica dicha fuerza.

La aplicación de este principio va más allá de un simple gato

hidráulico, llega también a aplicarse a sistemas y maquinarias más complejas

como el sistema de frenos de un automóvil hasta el brazo hidráulico de una

retroexcavadora donde toda su majestuosidad e ingenio queda

hermosamente ejemplificada; en el primer ejemplo la ecuación antes

mostrada se cumple de tal manera que al presionar el pedal de freno (el cual

posee una línea con una área A1) con una fuerza F1 obtenemos según el

principio de pascal y el principio de la prensa hidráulica una fuerza F2 mucho

mayor que actúa en la parte de la línea donde hay una determinada área A2

de tal manera que según los mecanismos mecánicos que posea el automóvil

producirá que las pastillas de freno aprieten el disco de freno impidiendo en

cierto grado el giro de este y por ende el de las ruedas reduciendo la

velocidad.

¿Qué representa la compresibilidad?

La compresibilidad representa la diferencia o el cambio de volumen

que sufre una sustancia cuando esta se ve sujeta a una diferencia o cambio

de presión.

¿Qué representa calcular el módulo de compresibilidad?

Al calcular el módulo de compresibilidad en si se representa e indica

cual sería la cantidad de presión que sería necesaria para poder provocar y

causar una disminución unitaria de volumen, dicha disminución se da de

manera uniforme.

Al calcular el módulo de compresibilidad se calcula en realidad la

resistencia del material o sustancia que se está comprimiendo a la

compresión uniforme, es decir a una compresión que es igual en todas las

superficies de dicho material.

Equilibrio de cuerpos flotantes y sumergidos:

Un cuerpo que flota en equilibrio en un fluido, se haya sometido a dos

fuerzas: la fuerza de la gravedad, que puede considerarse aplicada en el

centro de gravedad del objeto de donde sale la fuerza peso de este en

dirección hacia abajo, y también al empuje hidrostático o fuerza de flotación,

cuantificable que va en sentido hacia arriba, según el principio de

Arquímedes y ubicado en un sitio llamado centro de flotación, por una fuerza

igual al peso del líquido desalojado y que actúa en el centro de gravedad del

volumen geométrico del líquido desalojado. Este último punto se denomina

centro de empuje o centro de flotación.

Para que el cuerpo se encuentre en equilibrio es necesario que la

suma de fuerzas y momentos se anulen. La anulación de las fuerzas se

consigue al variar el grado de inmersión del cuerpo, lo que modifica el

empuje.

Para la anulación de los momentos bastaría con que el centro de

gravedad del cuerpo coincidiese con el de empuje. En caso contrario, el

cuerpo se inclina, y si el centro de gravedad queda más abajo que el de

empuje, el momento resultante tiende a recuperar la posición estable. Si no,

el momento puede ser compensado por el creado por una fuerza exterior,

como la fuerza del viento sobre un bote.

Por esta razón, los cuerpos en flotación tienden a permanecer en una

posición determinada, o tienden a adquirir la posición en donde la parte más

densa del cuerpo quede hacia abajo. Un cuerpo flotante es aquel que se

mantiene en la superficie o dentro de un líquido sin irse al fondo.

La estabilidad de un cuerpo parcial o totalmente sumergido es vertical y obedece al equilibrio existente entre el peso del cuerpo (W ) y la fuerza de flotación o empuje (E que también puede denotarse como FF).

La estabilidad de un cuerpo parcialmente o totalmente sumergido es de dos tipos:

1. Estabilidad lineal:

Se pone de manifiesto cuando desplazamos el cuerpo verticalmente hacia arriba. Este desplazamiento provoca una disminución del volumen de fluido desplazado cambiando la magnitud de la fuerza de flotación correspondiente. Como se rompe el equilibrio existente entre la fuerza de flotación y el peso del cuerpo (FF≠W ), aparece una fuerza restauradora de dirección vertical y sentido hacia abajo que hace que el cuerpo regrese a su posición original, restableciendo así el equilibrio. De la misma manera, si desplazamos el cuerpo verticalmente hacia abajo, aparecerá una fuerza restauradora vertical y hacia arriba que tenderá a devolver el cuerpo a su posición inicial. En este caso el centro de gravedad y el de flotación permanecen en la misma línea vertical.

2. Estabilidad rotacional:

Este tipo de estabilidad se pone de manifiesto cuando el cuerpo sufre un desplazamiento angular. En este caso, el centro de flotación y el centro de gravedad no permanecen sobre la misma línea vertical, por lo que la fuerza de flotación y el peso no son colineales provocando la aparición de un par de fuerzas restauradoras. El efecto que tiene dicho par de fuerzas sobre la posición del cuerpo determinará el tipo de equilibrio en el sistema, el cual puede ser:

Equilibrio estable:

Cuando el par de fuerzas restauradoras devuelve el cuerpo a su posición original. Esto se produce cuando el cuerpo tiene mayor densidad en la parte inferior del mismo, de manera que el centro de gravedad se encuentra por debajo del centro de flotación.

Equilibrio inestable:

Cuando el par de fuerzas tiende a aumentar el desplazamiento angular producido. Esto ocurre cuando el cuerpo tiene mayor densidad en la parte superior del cuerpo, de manera que el centro de gravedad se encuentra por encima del centro de flotación.

Equilibrio neutro:

Cuando no aparece ningún par de fuerzas restauradoras a pesar de haberse producido un desplazamiento angular. Podemos encontrar este tipo de equilibrio en cuerpos cuya distribución de masas es homogénea, de manera que el centro de gravedad coincide con el centro de flotación.

Estabilidad de cuerpos prismáticos:

Hay ciertos objetos flotantes que se encuentran en equilibrio estable

cuando su centro de gravedad está por encima del centro de flotación. Esto

entra en contradicción con lo visto anteriormente acerca del equilibrio, sin

embargo este fenómeno se produce de manera habitual, por lo que vamos a

tratarlo a continuación.

Vamos a considerar la estabilidad de cuerpos prismáticos flotantes

con el centro de gravedad situado encima del centro de flotación, cuando se

producen pequeños ángulos de inclinación.

La siguiente figura muestra la sección transversal de un cuerpo

prismático que tiene sus otras secciones transversales paralelas idénticas.

En el dibujo podemos ver el centro de flotación CF, el cual está ubicado en el

centro geométrico (centroide) del volumen sumergido del cuerpo (Vd).

El eje sobre el que actúa la fuerza de flotación  está representado

por la línea vertical AA’ que pasa por el punto CF.

Vamos a suponer que el cuerpo tiene una distribución de masas

homogénea, por lo que el centro de gravedad CG estará ubicado en el centro

geométrico del volumen total del cuerpo (V). El eje vertical del cuerpo está

representado por la línea (BB’) y pasa por el punto CG.

Cuando el cuerpo está en equilibrio, los ejes (AA ’) y (BB’) coinciden y

la fuerza de flotación y el peso actúan sobre la misma línea vertical, por tanto

son colineales, como muestra la figura.

 

 

Ahora inclinamos el cuerpo un ángulo pequeño en sentido contrario a

las agujas del reloj. Como vemos, el volumen sumergido habrá cambiado de

forma, por lo que su centroide CF habrá cambiado de posición. Podemos

observar también que el eje AA’ sigue estando en dirección vertical y es la

línea de acción de la fuerza de flotación.

Por otro lado, el eje del cuerpo BB’ que pasa por el centro de

gravedad CG habrá rotado con el cuerpo. Ahora los ejes AA ’ y BB’ ya no

son paralelos, sino que forman un ángulo entre sí igual al ángulo de rotación.

El punto donde intersectan ambos ejes se llama METACENTRO (M ). En la

figura siguiente podemos ver que el metacentro se encuentra por encima del

centro de gravedad y actúa como pivote o eje alrededor del cual el cuerpo ha

rotado.

 

 

Como sabemos, la fuerza de flotación actúa verticalmente en el

centroide CF y a lo largo del eje AA ’, mientras que el peso actúa sobre el

centro de gravedad CG y también en dirección vertical. En esta configuración

ambas fuerzas no son colineales, por lo que actúan como un par de fuerzas

restauradoras que hacen girar el cuerpo en sentido contrario a la rotación

producida en un principio, devolviendo al cuerpo a su posición inicial. Se dice

entonces que el cuerpo se encuentra en equilibrio estable.

Si la configuración del cuerpo es tal que la distribución de masas no es

homogénea, la ubicación del metacentro puede cambiar. Por ejemplo,

consideremos un cuerpo prismático cuyo centro de gravedad se encuentre

sobre el eje vertical del cuerpo BB’ pero descentrado, como indica la

siguiente figura.

 

Cuando inclinamos el cuerpo, puede ocurrir que el metacentro M esté

ubicado ahora por debajo del centro de gravedad. Como el metacentro actúa

de eje de rotación alrededor del cual el cuerpo gira, el par de fuerzas W . FF

actúan como un par de fuerzas restaurador, haciendo girar el cuerpo en el

mismo sentido en el que se realizó la rotación y dándole la vuelta, sin

alcanzar la posición que tenía inicialmente. Se dice entonces que el cuerpo

presenta equilibrio inestable.

En resumen, cuando el metacentro M se encuentra por encima del

centro de gravedad CG, el cuerpo presenta equilibrio estable. Cuando el

metacentro se encuentra por debajo del CG el equilibrio es inestable; y

cuando el metacentro coincide con CG, está en equilibrio neutro.

La distancia entre el metacentro y el centro de flotación se conoce

como “altura metacéntrica” y es una medida directa de la estabilidad del

cuerpo. Esta distancia se calcula mediante la siguiente expresión:

MF= IV d

Donde I es el momento de inercia de la sección horizontal del cuerpo

flotante y Vd  es el volumen de fluido desplazado por el cuerpo.

Capilaridad:

Definición:

La capilaridad es una propiedad de los líquidos que depende de su

tensión superficial (la cual, a su vez, depende de la cohesión o fuerza

intermolecular del líquido), que le confiere la capacidad de subir o bajar por

un tubo capilar, la altura que alcance el líquido será tal que el peso del

líquido que quede dentro del tubo sea igual a la tensión superficial de dicho

líquido; hay que tomar en cuenta que mientras más pequeña sea el área del

tubo capilar mas altura poseerá el líquido y mientras más grande sea el área

menos altura tendrá, a este fenómeno se le conoce como Capilaridad líquida.

Cuando un líquido sube por un tubo capilar, es debido a que la fuerza

intermolecular (o cohesión intermolecular) entre sus moléculas es menor a la

adhesión del líquido con el material del tubo (es decir, es un líquido que

moja).

En palabras más sencillas, cuando se introduce un capilar en un

recipiente con agua, ésta asciende por el capilar como si trepase

agarrándose por las paredes, hasta alcanzar un nivel superior al del

recipiente. El líquido sube hasta que la tensión superficial es equilibrada por

el peso del líquido que llena el tubo. Éste es el caso del agua, y ésta

propiedad es la que regula parcialmente su ascenso dentro de las plantas,

sin gastar energía para vencer la gravedad.

Sin embargo, cuando la cohesión entre las moléculas de un líquido es

más potente que la adhesión a las paredes del capilar (como el caso del

mercurio), la tensión superficial hace que el líquido llegue a un nivel inferior, y

su superficie es convexa.

¿Cómo estudia la mecánica de los fluidos el comportamiento de estos?

Si bien es cierto que la mecánica de los fluidos se encarga del estudio

del comportamiento de estos hay que mencionar que esta estudia a los

fluidos de tal manera que se ramifica al momento de clasificarlos de acuerdo

al tipo de fluido y al área en específica ya sea estática o dinámica.

La mecánica de los fluidos estudia a los fluidos de tal manera que

define como fluido a los líquidos y a los gases, paso seguido los clasifica de

acuerdo a su comportamiento, como por ejemplo en fluidos ideales, fluidos

reales, fluidos newtonianos y no newtonianos, fluidos plásticos o fluidos de

Bingham.

Y por último la mecánica de los fluidos separa el estudio de estos en

dos áreas como lo son la estática, también llamada hidrostática y la

dinámica, también llamada hidrodinámica, la primera estudia el

comportamiento de los fluidos en estado estacionario o de reposo y los

problemas que allí se pueden presentar más las soluciones que se pueden

dar a esos problemas con las determinadas herramientas que se poseen en

esta área, y la segunda estudia el comportamiento de los fluidos en

movimiento, los problemas que pueden presentarse en ese escenario y las

herramientas que han de usarse para dar solución a esos problemas.

Bibliografía.

http://www.profesorenlinea.cl/fisica/Capilaridad.html

http://lafisicaparatodos.wikispaces.com/PRINCIPIO+DE+PASCAL

http://ricuti.com.ar/No_me_salen/FLUIDOS/FT_arquimedes.

http://html.rincondelvago.com/mecanica-de-fluidos_7.html

https://www.youtube.com/watch?v=iWQEh9T0rSk&hd=1

https://www.youtube.com/watch?v=z14q47RHiMo&spfreload=10&hd=1

http://servicios2.abc.gov.ar/lainstitucion/revistacomponents/revista/archivos/

textos-escolares2007/CFS-ES4-1P/archivosparadescargar/

CFS_ES4_1P_u5.pdf

Problema 1:

Una tubería de acero de 100mm de diámetro interno tiene un espesor

de pared de 6mm. Para un esfuerzo de tensión permisible de 70MPa ¿Cuál

es la presión?

Primero realizamos las conversiones correspondientes:

6mm×1m

1000mm=0.006m

100mm×1

1000mm=0.1m

Por tanto ahora decimos que:

σ=esfuerzo de tensión=70MPa

e=espesorde pared=0.006m

DI=diametro interno=0.1m

Por lo tanto podemos usar la siguiente expresión:

Pmax=σeDI

Calculamos y obtenemos:

Pmax=70Mpa.(0.006m)(0.1m)

=4.2MPa.

Problema 2:

Se tienen 2m3 de Hidrogeno a 40oC y 341KPa, el cual se comprime

isotérmicamente y se obtiene un volumen final de 0.4m3 si se supone que se

trata de un gas ideal:

a.) ¿Cuál es la presión final?

b.) ¿Cuál es el valor del módulo de compresibilidad al principio y al final

de la operación?

c.) ¿Qué ocurre si el proceso es adiabático?

a.) Suponiendo que se trata de un gas ideal podemos aplicar la ecuación

de estado de gas ideal, y para conveniencia nuestra formularemos dos

ecuaciones, una para el estado del gas antes de la compresión y otra para el

estado del gas después de la compresión, paso seguido dividiremos las

ecuaciones y despejaremos la incógnita que buscamos.

Para el estado uno tenemos (antes de la compresión):

P1V 1=nRT 1

Para el estado dos tenemos (después de la compresión):

P2V 2=nRT 2

Dividimos ecuaciones y obtenemos:

P1V 1

P1V 2

=nRT1nRT2

=1

Por tanto tenemos que:

P1V 1=P2V 2

Despejamos, calculamos y obtenemos que:

P2=P1V 1

V 2

=2m3 .341KPa0.4m3 =1705K Pa

b.) Para calcular el módulo de compresibilidad usamos la siguiente

expresión:

K c=αP

Paso seguido calculamos y obtenemos:

K c=1.341KPa=341KPa

K c=1.1705KPa

c.) Si el proceso fuese adiabático entonces no podremos basarnos en la

ecuación de gas ideal para resolver este problema, en cambio poseemos

también la siguiente expresión:

P1V 1k=P1V 2

k

Calculamos la presión, tomando en cuenta que el valor de K es 1.4 y

obtenemos:

P1=P2(V 1

V 2)k

=341KPa .( 2m30.4m3 )1.4

=3246KPa

Para calcular el módulo de compresibilidad hay que tomar en cuenta

que para procesos adiabáticos α=1.4, calculamos y obtenemos:

K c=1.4×341LPa=477KPa

K c=1.4×3246=4544KPa

En conclusión podemos afirmar que comprimir isotérmicamente es

más fácil que hacerlo adiabáticamente.

Introducción.

La mecánica de los fluidos de encarga de estudiar a los fluidos y su

comportamiento en varios escenarios, además también de estudiar y dar

solución a los distintos problemas que se pueden presentar en la aplicación

práctica de la mecánica de los fluidos a nivel industrial.

Muchos de los dispositivos e instrumentos como por ejemplo bombas,

turbinas y compresores desarrollan su trabajo y son utilizados basándose en

la bases teóricas tanto de la termodinámica como de la mecánica de los

fluidos, y es gracias a estos conocimientos que se pueden diseñar, muchos

de los artefactos que cotidianamente puede que no veamos.

Son muchas las áreas que la mecánica de los fluidos estudia, entre

estas tenemos la estática de los fluidos, también conocida como hidrostática

y la dinámica de los fluidos, también conocida como hidrodinámica, ante esto

cabe destacar que en la segunda se pueden hallar más problemas que en la

primera pero afortunadamente así como se pueden hallar problemas también

se pueden hallar muchas soluciones para disminuir todos esos contratiempos

que podemos encontrar en las aplicaciones de la mecánica de los fluidos.

Con el estudio y la ramificación de este y de lo que son los fluidos

también viene su clasificación, esto conlleva a conocer cuáles son los tipos

de fluidos existente y como estos pueden ser útiles para realizar determinada

tarea y cuales no lo cual deriva en la existencia de muchos principios físicos

que explican el comportamiento de los fluidos. La mecánica de los fluidos,

como área de estudio, se ha desarrollado gracias al entendimiento de las

propiedades de los fluidos, a la aplicación de las leyes básicas de la

mecánica y la termodinámica y a una experimentación ordenada.

Conclusión.

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 interés 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 esté

aplicando un esfuerzo, el cual puede ser muy pequeño, para que se resista a

fluir con absoluta facilidad.

República Bolivariana de Venezuela.

Ministerio del Poder Popular Para la Defensa.

Universidad Nacional Experimental de la Fuerza Armada.

Núcleo Monagas – Aragua de Maturín.

Sección 01D – Ingeniería Mecánica.

Practica 1:

Propiedades de los fluidos.

Profesor: Bachilleres:

ING. Edgar Cabrera. Laverde José.

Rivas José.

Cerezo Cesar.

Valderrama Eduy.

Rodríguez Gabriel.

Mariño José.

Aragua de Maturín, Marzo de 2015.