281

Mecanica fluidos e hidraulica schaum

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Page 1: Mecanica fluidos e hidraulica   schaum
Page 2: Mecanica fluidos e hidraulica   schaum

Pról

ogo

Este

libr

o ha

sid

o co

nceb

ido

con

el p

rinci

pal p

ropó

sito

de

com

plem

enta

r lo

s te

xtos

ord

inar

ios

(de

mec

ánic

a de

los

flu

idos

e h

idrá

ulic

a. S

e ba

sa e

n la

con

vicc

ión

del

auto

r de

que

el

escl

arec

imie

nto

y co

mpr

ensió

n de

los p

rinci

pios

fund

amen

tale

s de

cual

quie

r ram

a de

la m

ecán

ica

se o

btie

nen

mej

or m

edia

nte

num

eros

os e

jerc

icio

s ilu

strat

ivos

. La

ant

erio

r ed

ició

n de

est

e lib

ro h

a si

do a

cogi

da m

uy f

avor

able

men

te. E

n es

ta s

egun

da e

dici

ón,

muc

hos d

e lo

s cap

ítulo

s han

sido

revi

sado

s y a

dici

onad

os c

on o

bjet

o de

pon

er a

l día

det

erm

inad

os te

mas

de

acue

rdo

con

los

más

rec

ient

es c

once

ptos

, mét

odos

y t

erm

inol

ogía

. Se

ha d

edic

ado

espe

cial

ate

nció

n al

an

ális

is d

imen

sion

al r

ecog

iend

o lo

s nu

evos

mat

eria

les

en e

l Cap

ítulo

5. L

a re

visi

ón m

ás e

xten

sa s

e ha

lle

vado

a c

abo

en l

os c

apítu

los

que

trata

n lo

s fu

ndam

ento

s de

l flu

jo d

e flu

idos

, flu

jo d

e flu

idos

en

tube

rías y

fluj

o en

can

ales

abi

erto

s. La

mat

eria

se

divi

de e

n ca

pítu

los

que

abar

can

área

s bi

en d

efin

idas

de

teor

ía y

est

udio

. Cad

a ca

pítu

lo

se i

nici

a co

n el

est

able

cim

ient

o de

las

def

inic

ione

s pe

rtine

ntes

, pr

inci

pios

y t

eore

mas

, ju

nto

con

el

mat

eria

l ilu

strat

ivo

y de

scrip

tivo

al q

ue si

gue

una

serie

de

prob

lem

as re

suel

tos y

pro

blem

as p

ropu

esto

s. Lo

s pr

oble

mas

resu

elto

s il

ustr

an y

am

plía

n la

teor

ía, p

rese

ntan

mét

odos

de

anál

isis

, pro

porc

iona

n ej

empl

os

prác

ticos

e il

umin

an c

on a

guda

per

spec

tiva

aque

llos

aspe

ctos

de

deta

lle q

ue c

apac

itan

al e

studi

ante

par

a ap

licar

los

prin

cipi

os fu

ndam

enta

les

con

corre

cció

n y

segu

ridad

. El a

nális

is de

l cue

rpo

libre

, los

dia

gram

as

vect

oria

les,

los

prin

cipi

os d

e tra

bajo

y e

nerg

ía d

e la

can

tidad

de

mov

imie

nto

y la

s le

yes

de N

ewto

n se

ut

iliza

n a

lo l

argo

de

todo

el

libro

. N

o se

ha

rega

tead

o es

fuer

zo p

ara

pres

enta

r pr

oble

mas

orig

inal

es

desa

rrolla

dos p

or e

l aut

or e

n lo

s lar

gos a

ños d

edic

ados

a la

ens

eñan

za d

e .e

sta m

ater

ia. E

ntre

los p

robl

emas

re

suel

tos

se i

nclu

yen

num

eros

as d

emos

traci

ones

de

teor

emas

y d

educ

cion

es d

e fó

rmul

as.

El e

leva

do

núm

ero

de p

robl

emas

pro

pues

tos a

segu

ra u

n re

paso

com

plet

o de

l mat

eria

l de

cada

cap

ítulo

. Lo

s al

umno

s de

las

Escu

elas

de

Inge

nier

ía r

econ

ocer

án la

util

idad

de

este

libr

o al

est

udia

r la

me-

cáni

ca d

e lo

s flu

idos

y, a

dici

onal

men

te, a

prov

echa

rán

la v

enta

ja d

e su

pos

terio

r em

pleo

com

o lib

ro d

e re

fere

ncia

en

su p

ráct

ica

prof

esio

nal.

Enco

ntra

rán

solu

cion

es m

uy d

etal

lada

s de

num

eros

os p

robl

emas

pr

áctic

os y

, cua

ndo

lo n

eces

iten,

pod

rán

recu

rrir

siem

pre

al r

esum

en d

e la

teo

ría. A

sim

ism

o, e

l lib

ro

pued

e se

rvir

al in

geni

ero

prof

esio

nal q

ue h

a de

reco

rdar

est

a m

ater

ia c

uand

o es

mie

mbr

o de

un

tribu

nal

exam

inad

or o

por

cua

lesq

uier

a ot

ras r

azon

es.

Des

eo e

xpre

sar

mi

agra

deci

mie

nto

a m

i co

lega

Rob

ert

C.

Stie

fel,

que

ha c

ompr

obad

o cu

idad

o-sa

men

te la

solu

ción

de

muc

hos d

e lo

s nue

vos p

robl

emas

. Tam

bién

he

de e

xpre

sar m

i gra

titud

a la

reda

cció

n de

la S

chau

m P

ublis

hing

Com

pany

y, m

uy p

artic

ular

men

te, a

Hen

ry H

ayde

n y

Nic

ola

Mira

capi

llo, p

or s

us

ines

timab

les s

uger

enci

as e

inap

reci

able

coo

pera

ción

.

RA

NA

LD V

. GIL

ES

Page 3: Mecanica fluidos e hidraulica   schaum

Tabl

a de

mat

eria

s

Cap

ítulo

1

PR

OPI

ED

AD

ES

DE

LO

S FL

UID

OS

La m

ecán

ica

de lo

s flu

idos

y la

hid

rául

ica.

Def

inic

ión

de f

luid

o. S

istem

a té

cnic

o de

un

idad

es.

Peso

esp

ecífi

co.

Den

sidad

de

un c

uerp

o. D

ensid

ad r

elat

iva

de u

n cu

erpo

. V

iscos

idad

de

un fl

uido

. Pre

sión

de v

apor

. Ten

sión

supe

rfici

al. C

apila

ridad

. Pre

sión

de u

n flu

ido.

La

pres

ión.

Dife

renc

ia d

e pr

esio

nes.

Var

iaci

ones

de

la p

resió

n en

un

fluid

o co

mpr

esib

le. A

ltura

o c

arga

de

pres

ión

h. M

ódul

o vo

lum

étric

o de

ela

stici

dad

(E).

Com

pres

ión

de l

os g

ases

. Pa

ra c

ondi

cion

es i

soté

rmic

as.

Para

con

dici

ones

ad

iabá

ticas

o is

oent

rópi

cas.

Pertu

rbac

ione

s en

la p

resió

n.

Cap

ítulo

2

FU

ERZA

S H

IDR

OST

ÁTI

CA

S SO

BRE

LAS

SUPE

RFI

CIE

S. .

....

..

22

Intro

ducc

ión.

Fue

rza

ejer

cida

por

un

líqui

do so

bre

un á

rea

plan

a. T

ensi

ón

circ

unfe

renc

ial o

tang

enci

al. T

ensió

n lo

ngitu

dina

l en

cilin

dros

de p

ared

del

gada

.

Cap

ítulo

3

E

MPU

JE Y

FLO

TAC

IÓN

....

....

....

....

....

....

....

....

....

...

3

6

Prin

cipi

o de

Arq

uím

edes

. Est

abili

dad

de c

uerp

os su

mer

gido

s y fl

otan

tes.

Cap

ítulo

4

T

RA

SLA

CIÓ

N Y

RO

TA

CIÓ

N D

E M

ASA

S L

IQU

IDA

S...

....

....

42

Intro

ducc

ión.

Mov

imie

nto

horiz

onta

l. M

ovim

ient

o ve

rtica

l. R

otac

ión

de m

asas

flu

idas

. Rec

ipie

ntes

abi

erto

s. R

otac

ión

de m

asas

flui

das.

Rec

ipie

ntes

cer

rado

s.

Cap

ítulo

5

AN

ÁL

ISIS

DIM

ENSI

ON

AL

Y S

EM

EJA

NZA

HID

UL

ICA

...

....

50

Intro

ducc

ión.

A

nális

is di

men

siona

l. M

odel

os

hidr

áulic

os.

Sem

ejan

za

geom

étric

a. Se

mej

anza

cin

emát

ica.

Sem

ejan

za d

inám

ica.

La r

elac

ión

entre

las

fuer

zas

de in

erci

a.

Rela

ción

de

las f

uerz

as d

e in

erci

a a

las d

e pr

esió

n. R

elac

ión

de la

s fue

rzas

de

iner

cia

a la

s vi

scos

as. R

elac

ión

de la

s fu

erza

s de

iner

cia

a la

s gr

avita

toria

s. R

elac

ión

de la

s fu

erza

s de

iner

cia

a la

s el

ástic

as. R

elac

ión

de la

s fu

erza

s de

iner

cia

a la

de

tens

ión

supe

rfic

ial.

Rel

ació

n de

tiem

pos.

Cap

ítulo

6

FU

ND

AM

ENTO

S D

EL F

LUJO

DE

FLU

IDO

S...

....

....

....

....

.

70

Intro

ducc

ión.

Fl

ujo

de

fluid

os.

Fluj

o pe

rman

ente

. Fl

ujo

unifo

rme.

neas

de

co

rrie

nte.

Tub

os d

e co

rrie

nte.

Ecu

ació

n de

con

tinui

dad.

Red

de

corr

ient

e. E

cuac

ión

de l

a en

ergí

a. A

ltura

de

velo

cida

d. A

plica

ción

del

teore

ma

de B

erno

ul-li

. Lí

nea

de

ener

gías

o d

e al

tura

s tot

ales

. Lín

ea d

e al

tura

s pie

zom

étric

as. P

oten

cia.

Pági

nas 1

Page 4: Mecanica fluidos e hidraulica   schaum

Cap

ítulo

7

FL

UJO

DE

FL

UID

OS

EN

TU

BE

RÍA

S.

Intro

ducc

ión.

Flu

jo l

amin

ar.

Vel

ocid

ad c

rític

a. N

úmer

o de

Rey

nold

s. Fl

ujo

turb

ulen

to.

Tens

ión

corta

nte

en l

a pa

red

de u

na t

uber

ía.

Dis

tribu

ción

de

velo

cida

des.

Pérd

ida

de c

arga

en

flujo

lam

inar

. Fó

rmul

a de

Dar

cy-W

eisb

ach.

C

oefic

ient

e de

fric

ción

. Otra

s pér

dida

s de

carg

a.

Cap

ítulo

8

SIS

TE

MA

S D

E T

UB

ER

ÍAS

EQ

UIV

AL

EN

TE

S, C

OM

PUE

STA

S, E

N

PAR

ALE

LO Y

RA

MIF

ICA

DA

S...

....

....

....

....

....

....

....

....

115

Siste

mas

de

tube

jías.

Siste

mas

de

tube

rías

equi

vale

ntes

. Sist

emas

de

tube

rías

com

pues

tas

o en

ser

ie,

en p

aral

elo

y ra

mifi

cada

s. M

étod

os d

e re

solu

ción

. Fó

rmul

a de

Haz

en-W

illia

ms.

Cap

ítulo

9

MED

IDA

S EN

FLU

JO D

E FL

UID

OS.

....

....

....

....

....

....

...

1

33

Intro

ducc

ión.

Tub

o de

Pito

t. C

oefic

ient

e de

des

carg

a. C

oefic

ient

e de

vel

ocid

ad.

Coef

icie

nte

de c

ontra

cció

n. P

érdi

da d

e ca

rga.

Ver

tede

ros d

e af

oro.

Fór

mul

a te

óric

a de

un

verte

dero

. Fór

mul

a de

Fra

ncis

. Fór

mul

a de

Ban

zin.

Fór

mul

a de

Fte

ley

y St

earn

s. Fó

rmul

a de

l ver

tede

ro tr

iang

ular

. La

fórm

ula

del v

erte

dero

trap

ezoi

dal.

Para

pre

sas e

mpl

eada

s com

o ve

rtede

ros.

E! ti

empo

de

vaci

ado

de d

epós

itos.

El ti

empo

par

a es

tabl

ecer

el f

lujo

. \ C

apítu

lo

10

F

LUJO

EN

CA

NA

LES

ABI

ERTO

S...

....

....

....

....

....

....

...

1

60

Can

al a

bier

to. F

lujo

uni

form

e y

perm

anen

te. F

lujo

no

unifo

rme.

Flu

jo la

min

ar.

La f

órm

ula

de C

hezy

. El

coe

ficie

nte

C.

El c

auda

l Q

. La

pér

dida

de

carg

a.

Dis

tribu

ción

ver

tical

de

la v

eloc

idad

. En

ergí

a es

pecí

fica.

Pro

fund

idad

crít

ica.

C

auda

l un

itario

máx

imo.

En

cana

les

no r

ecta

ngul

ares

y p

ara

un f

lujo

crit

ico.

Fl

ujo

no u

nifo

rme.

Los

ver

tede

ros

de a

foro

de

pare

d gr

uesa

. R

esal

to h

i-dr

áulic

o.

Cap

ítulo

//

FU

ER

ZA

S D

ESA

RR

OL

LA

DA

S PO

R L

OS

FLU

IDO

S E

N

MO

VIM

IENT

O..

....

....

....

....

....

....

....

....

....

...

Intro

ducc

ión.

El

prin

cipi

o de

im

puls

o-ca

níid

ad d

e m

ovim

ient

o. E

l co

efic

ient

e de

co

rrec

ción

de

la c

antid

ad d

e m

ovim

ient

o. R

esist

enci

a. S

uste

ntac

ión.

Res

iste

ncia

tota

l. C

oefic

ient

es d

e re

sist

enci

a. C

oefic

ient

es d

e su

sten

taci

ón. N

úmer

o de

Mac

h. T

eoría

de

la c

apa

límite

. Pla

cas p

lana

s. G

olpe

de

arie

te. V

eloc

idad

es su

pers

ónic

as.

Cap

ítulo

12

M

AQ

UIN

AR

IA H

IDR

ÁU

LIC

A..

....

....

....

....

....

....

....

....

.

225

Maq

uina

ria h

idrá

ulic

a. E

n el

cas

o de

rode

tes.

Rue

das

hidr

áulic

as, b

omba

s y

sopl

ante

s. V

eloc

idad

es

pecí

fica.

R

endi

mie

nto.

C

avita

ción

. Pr

opul

sión

po

r hé

lices

. Lo

s co

efic

ient

es d

e la

hél

ice.

TABL

A D

E M

ATE

RIA

S

Págin

as

96

192

Page 5: Mecanica fluidos e hidraulica   schaum

TA

BLA

DE

MA

TERI

AS

Tabl

a 1.

Pr

opie

dade

s apr

oxim

adas

de a

lgun

os g

ases

....

....

....

....

....

....

. 24

6 2.

D

ensid

ad r

elat

iva

y vi

scos

idad

cin

emát

ica

de a

lgun

os lí

quid

os..

....

. 24

7 3.

C

oefic

ient

e de f

ricc

ión

/ par

a ag

ua so

lam

ente

....

....

....

....

....

..

248

4.

Pérd

idas

de c

arga

en a

cces

orio

s....

....

....

....

....

....

....

....

...

249

5.

Val

ores

de

K*. C

ontr

acci

ones

y e

nsan

cham

ient

os..

....

....

....

....

. 25

0 6.

A

lgun

os v

alor

es d

el c

oefic

ient

e C l

de

Haz

en-W

illia

ms.

....

....

....

. 25

0 7.

C

oefic

ient

es d

e de

sagü

e pa

ra o

rific

ios c

ircu

lare

s de

arist

a vi

va..

....

. 25

1 8.

A

lgun

os fa

ctor

es d

e ex

pans

ión

Y pa

ra fl

ujo.

....

....

....

....

....

...

252

9.

Alg

unos

val

ores

med

ios d

e n

empl

eado

s en

las f

órm

ulas

de

Kut

ter

y de

Ma

nnin

g y

de m

en

la fó

rmul

a de

Baz

in..

....

....

....

....

....

....

25

2 10

. V

alor

es d

e C

de la

fórm

ula

de K

utte

r...

....

....

....

....

....

....

. 25

3 11

. V

alor

es d

el fa

ctor

de

desc

arga

K p

ara

cana

les t

rape

zoid

ales

. ...

....

. 25

4 12

. V

alor

es d

el fa

ctor

de

desc

arga

K' p

ara

cana

les t

rape

zoid

ales

....

....

25

5 13

. Á

reas

, de c

írcu

los.

....

....

....

....

....

....

....

....

....

....

....

...

.2

56

14.

Peso

s y d

imen

sione

s de

tube

rías

de

fund

ició

n...

....

....

....

....

...

256

Dia

gram

a de

Moo

dy p

ara

coef

icie

ntes

de

fric

ción

f...

....

...

257

Dia

gram

a de

Moo

dy m

odifi

cado

par

a co

efic

ient

es d

e fr

icci

ón /

(sol

ució

n di

rect

a pa

ra e

l flu

jo Q

)...

....

....

....

....

....

..

258

Nom

ogra

ma

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