La variacin de presiones de un fluido en reposo se da en el eje vertical. La fuerza de presin de un fluido en reposo se dirige siempre hacia el interior de un fluido, es decir es una compresin y jams una traccin 5. La superficie libre de un liquido en reposo es siempre horizontal. Entre ellos podemos encontrar a los piezmetros, manmetros, entre otros.
Open navigation menu. Close suggestions Search Search. User Settings. Skip carousel. Carousel Previous. Carousel Next. What is Scribd? Explore Ebooks. Bestsellers Editors' Picks All Ebooks. Explore Audiobooks. Bestsellers Editors' Picks All audiobooks. Explore Magazines. Editors' Picks All magazines. Explore Podcasts All podcasts. Difficulty Beginner Intermediate Advanced. Explore Documents. Uploaded by Alvaro Solorzano. Did you find this document useful?
Is this content inappropriate? Report this Document. Flag for inappropriate content. Download now. Related titles. Carousel Previous Carousel Next. Presentacion 2 HID Propiedades de los fluidos. Jump to Page. Search inside document. Vicente Sosa. Pablo Samaniego Garcia. Faby Marquez. Mansilla Banda Julian. David Huertas. Jerick Andre Rodriguez Motta. Brian Dangelo. Osiris Medina. Antony Crisht Martinez. Mauricio Quintero. Elena Jaramillo. Conversiones de temperatura de C a F y viceversa.
En el SI la unidad estndar de temperatura es el grado K, y el punto de referencia es el cero absoluto. Las mediciones han observado que el punto de congelacin del agua es Tabla 1. Unidades tradicionales del SI para cantidades comunes que se manejan en mecnica de fluidos. Unidades tradicionales de EU. Para cantidades comunes que se manejan en mecnica de fluidos. Blas Pascal, cientfico francs descubri 2 principios acerca de la presin. La presin acta de modo uniforme en todas las direcciones de un volumen pequeo de fluido.
En un fluido confinado por fronteras solidas la presin acta de manera perpendicular a la pared. Comprensibilidad, se refiere al cambio de volumen v que sufre una sustancia cuando se le sujeta a un cambio de presin. La cantidad usual que se emplea para medir este fenmeno no es el medio volumtrico de elasticidad o modulo volumtrico E. Las unidades de E son las mismas que las de la presin. Se considera que los lquidos son incompresibles a menos que se indique lo contrario.
El modulo volumtrico por lo general se aplica a los gases, para determinar el cambio de volumen que sufre un gas cuando se cambia la presin. Densidad: es la cantidad de masa por unidad de volumen de una sustancia. En los picnmetros se prescribe como llenar manipular, controlar la temperatura y leer en forma apropiada, existe dos tipos de equipos Picnmetro de Bingham Picnmetro bicapilar de Lipkin.
Peso especfico: es la cantidad de peso por unidad de volumen de una sustancia se denota con. Cuando se emplee el trmino gravedad especfica, el fluido de referencia ser el agua pura a 4C. Los siguientes son definiciones de gravedad especfica. Es la razn de la densidad de una sustancia a la densidad del agua a 4C. Es la razn del peso especfico de una sustancia del agua a 4C. En una notacin matemtica.
Figura 1. Hidrmetro incorporado un termmetro termohodrmetro. Da la forma esfrica de las gotas, la capilaridad depende de esta. Percolacin: Ascenso de un fluido desde una superficie lquida hacia un material tejido. La tabla 1. Presenta la tensin superficial del agua a presin atmosfrica y varias temperaturas. Figura 2. El gradiente de velocidad es una medida del cambio de velocidad y se expresa como tambin se le denomina tasa cortante.
Si la distancia entre las dos superficies es pequea, la tasa del cambio de velocidades vara en forma lineal. El hecho de que el esfuerzo cortante en el fluido sea directamente proporcional al gradiente de velocidad se enuncia en forma matemtica asi:.
La definicin de viscosidad se obtiene al despejar a. Tabla 2. Poise y centipoise forman parte del sistema mtrico cgs, el cual se deriva de sus unidades base cm, dina, gramo, seg. Los instrumentos para medir la viscosidad lo expresan en unidades de mPa s. Las unidades para la viscosidad cinemtica en el SI se obtiene con la sustitucin de las unidades para y.
Reologa: Estudia la deformacin a las caractersticas del flujo de las sustancias, estudia la viscosidad de los fluidos. Fluido Newtoniano: cualquier fluido que se comporta de acuerdo a. No tiene efecto sobre la magnitud de la viscosidad. Flujo no Newtoniano: no se comporta a la adems de la condicin del fluido.
Los fluidos tiene una relacin lineal entre el esfuerzo cortante y el gradiente de velocidad, la pendiente es constante y por lo tanto la viscosidad tambin. La viscosidad cambia con el gradiente de velocidad Los fluidos Newtonianos Independiente del tiempo, donde la viscosidad no vara. Dependiente del tiempo, cambia la viscosidad.
Tres tipos de fluidos independientes del tiempo: Seudoplsticos o tixotrpicos: la curva comienza con mucha pendiente, una viscosidad elevada, despus disminuye con el incremento del gradiente de velocidad, ejemplo: plasma sanguneo, ltex, adhesivos, tintas. Fluidos dilatantes: la cuerva comienza con poca pendiente, despus incrementa. Ejemplo: almidn de maz en etilenglicol. Fluidos de Bingham fluidos de insercin. La pendiente de la curva es lineal, la viscosidad aparenta constante. Ejemplo: chocolate, salsa ctsup, agua y ceniza.
Fluidos que dependen del tiempo, ejemplos ciertos petrleos crudos a temperaturas bajas, tienta para impresora, dichos fluidos tambin son tixotrpicos. Fluidos electrorreolgicos: poseen propiedades nicas, controlables por medio de la aplicacin de una corriente elctrica y son suspensiones de partculas finas cono almidn, polmeros y cermicas.
Fluidos magnetorreolgicos MR : contienen partculas suspendidad en una base de fluido, las partculas son polvos finos de fierro. El fluido base puede ser un aceite de petrleo, de silicn o agua. Los polmeros lquidos son fluidos Newtonianos, es normal que se mida o calcule cada uno de los 5 factores adicionales de la viscosidad de los polmeros que presentamos: Viscosidad relativa: relacin de la viscosidad de la solucin del polmero y el solvente puro a la misma temperatura.
Viscosidad inherente: relacin del logaritmo natural de la viscosidad relativa y la concentracin C. Viscosidad especfica: viscosidad relativa de la solucin del polmero menos 1. Viscosidad reducida: viscosidad especfica dividida entre la concentracin. Viscosidad intrnseca no limitante de viscosidad : relacin de la viscosidad especfica a la concentracin extrapolada a la concentracin cero.
Es una medida del peso molecular del polmero o el grado de polimerizacin. Se agrega un solvente al polmero lquido ejemplo: Nylon en cido frmico. Nylon en cido sulfrico. Resinas epxidas en metanol.
Debemos conocer la concentracin del polmero medida en gr por mL, despus resolver los clculos anteriores. En los polmeros lquidos es importante controlar la tasa del corte, presentan caractersticas viscoelsticas y bsica, tambin es importante medir el comportamiento de estos materiales durante la elongacin, a fin de controlar los procesos de manufactura, esta prueba se llama reometra de extensin. Conforme aumenta la temperatura de la sustancia su viscosidad disminuye.
La viscosidad se grafica en escala logartmica, debido al rango amplio de valores numricos. Los gases se comportan distintos ya que su viscosidad se incrementa conforme la temperatura crece. El ndice de viscosidad de un fluido VI nos indica cuanto cambia sta con la temperatura.
Un fluido con ndice de viscosidad alto muestra un cambio pequeo en su viscosidad con la temperatura. Un fluido con ndice de viscosidad bajo muestra un cambio grande en su viscosidad con la temperatura.
Los datos siguientes dan la viscosidad cinemtica a C -4F y a C F. Los valores altos de VI se obtienen con la mezcla de aceite que tienen contenido elevado de parafina, polmeros especiales, para mantener buena lubricacin, as como un rendimiento adecuado en motores.
Los dispositivos para caracterizar el comportamiento del fluido de los lquidos se llaman viscosmetros o remetros. ASTM Internacional produce estndares para medir y reportar mediciones de viscosidad. Viscosmetro de Stabinger: utiliza una variacin del principio del tambor rotatorio. La viscosidad dinmica del fluido se calcula as:.
La magnitud de la cada de presin se relaciona con la viscosidad del fluido en la ecuacin siguiente:. Al preparar la prueba de viscosidad el tubo del viscosmetro se carga con una cantidad especfica del fluido de prueba. Despus de estabilizar la temperatura de prueba se aplica una succin para hacer pasar el fluido por bulbo, ligeramente por arriba de la marca superior del tiempo. Se suspende la succin y se permite que el fluido circule por gravedad. La seccin del trabajo del tubo es a capilar por debajo de la marca inferior del tiempo.
Donde la bola tenga una cada libre atreves del fluido, y se mida el tiempo para recorrer una distancia conocida. Conforme un cuerpo car n un fluido solamente bajo la influencia de la gravedad, acelera hasta que la fuerza hacia abajo su peso quede equilibrada con la fuerza de flotacion y la de arrastre viscoso que actuan hacia arriba.
La velocidad que alcanza en este tiempo se denomina velocidad terminal. Cuando la bola esta en equilibrio velocidad terminal.
Si s es el peso especfico de la esfera, f el peso especfico del fluido, v es el volumen de la esfera y D el diametro de la esfera,se tiene. Para fluidos muy viscosos y una velocidad pequea, la fuerza de arrastre sobre la esfera es: entonces la ecuacion se convierte en. Viscosimetro de Saybolt universal: se basa en que un fluido pasa por un orificio de diaetro pequeo es un indicador de su viscosidad.
Los aceites diseados para operar en rangos amplios de temperatura tienen aditivos especiales para incrementar el ndice de viscosidad. Los lubricantes empleados en aplicaciones industriales deben estar disponibles en un rango amplio de viscosidad. Fluidos hidrulicos para sistemas de Fluido Potencia Los sistemas de fluido de potencia utilizan fluidos a presin para impulsar dispositivos lineales o rotatorios. Este incluye tanto sistemas de tipo aire neumticos , como de tipo lquido hidralicos Tipos de fluidos hidrulicos de uso comn Aceite derivados del petrleo Fluidos aguaglicol.
Fluidos con base de agua elevada HWBF. Fluidos de silicon. Aceites sintticas. Viscosidad adecuada para el propsito en cuestin. Capacidad alta de lubricacin. Estabilidad qumica a temperaturas de operacin. No son corrosivos No permiten el crecimiento de bacterias. Aceptables en lo ecolgico. Comprensibilidad baja. La cantidad de flujo que fluye en un sistema por unidad de tiempo son: Q la rapidez de flujo de volumen es el flujo de fluido que pasa por una seccion por unidad de tiempo.
W la rapidez de flujo de peso de fluido que fluye por una seccion por unidad de tiempo. M la rapidez de flujo de masa es la amsa de fluido que fluye por una seccion por unidad de tiempo. Valida para dos fluidos, gases o liquidos.
La velociad de flujo aumenta a medida que disminuye el area de la trayectoria de flujo. Por consiguiente los tubos con menor diametro produciran una mayor velocidad. Las perdidas de energia y las caidas de presion aumentan a medida de aumenta la velocidad de flujo. El Intercambiador de calor y casco se utiliza para trasferirir calor desde el fluido que fluye en el espacio comprendido entre la parte exterior del tubo y la parte interir del casco cuadrado que rodea al tubo.
El elmento de fluido de figura anterior se mueve de la seccion 1 a la seccin 2, los valores p, z, son diferentes en las dos secciones en la seccion 1 la energia totalse expresa:. Si no se agrega energia al fluido o se pierde entre las secciones 1 y 2 entonces el principio de concervacion de energia es.
El termino se conoce como cabeza de presin, a z se le La cabeza de velocidad en la seccion 2 es menor que la de la seccion , se comprueba esto con la ecuacion de continuidad. La ecuacion de Bernoulli explica el cambio de las cabezas de elavacion, presin, y de velocidad entre dos puntos, en un sistema de flujo de fluido, la cabeza total permanece constante.
Valida solo para fluidos incompresibles. No puede haber dispositivos mecanicos entre las dos secciones de interes que puedan eliminar o agregar energia,ya que la energia es constante.
No hay transferencia de calor hacia adentro o fuera del fluido. No puede haber perdidas de energia por friccin. Determinar constantres e incognitas 2. Seleccionar seccin con mas datos. Escriba la ecuacin de Bernoulli para ambas secciones en las direccin del flujo de izquierda a derecha. Simplifique la ecuacin. Resuelva la ecuacin. Sustrituya las ecuaciones y obtenga el resultado. La seccion con diametro reducido en B ocaciona que aumente la velocidad en ese punto disminuyendo la presin.
La velocidad depende de la diferencia de presion entre los puntos B y A. La rapidez del flujo depende de la cabeza de presin disponible para formar el flujo.
Para una profundidad de fluido dada, h, el teorema de torricelli dice que la velocidad de flujo de chorro es. La rapidez de flujo de volumen que pasa por la boquilla es cantidad de tiempo dt, el volumen del fluido que pasa por la boquilla es:. Debido a que el fluido esta saliendo del tanque, el nivel de fluido disminuye, durante el pequeo incremento, dt, el nivel de fluido baja una pequea distancia, dh. Entonces el volumen removido es:. Si la boquilla tiene una forma mas aguda, el diametro minimo del chorro es menor que el diamtro de la abertura.
El area adecuada que se debe utilizar es la que tiene el diametro mas pequeo. Este punto conocido como la vena contracta presente fuera del orificio. Para el orificio de bordes agudos. Las turbinas, accionadores giratorios y lineales son ejemplos de dispositivos que toman energia de un fluido y la trasnfieren en forma de trabajo.
La diferencia entre una bomba y un motor de fluido es que cuando se pone en funcionamiento un motor el fluido pone en funcionamiento los elementos giratorios del dispositivo, las bombas funcionan a la inversa.
La magnitud de la perdida de energia dpende de las propiedades del fluido, la velocidad de flujo, el tamao del conducto la rugosidad de la pared del conducto y la longitud del tubo. La magnitud de las perdidas de energia producidas por muchos tipos de valvulas y de conectores es directamente proporcional a la velocidad del fluido. E1 y E2 denotan la energia que posee el fluido por unidad de peso en las secciones 1 y 2, tambien se muestran las adiciones, remociones y perdidas de energia ha, hr y hL La energia que posee el fluido por unidad de peso es:.
Cada termino de la ecuacion representa una cantidad de energia por unidad de peso de fluido que fluye en el sistema. La ecuacion debe de estar escrita en la direccion de flujo. El punto de referncia es la parte izquierda. Se indican las cabezas de presin, de velocidad y de elevacin. Si las perdidas de energia son tan peueas que pueden ser despresiadas se elimina el termino hL , si no hay dispositivo mecanico se desprecia hA y hR.
En mecanica la pot4encia es la rapidez conque la energia esta siendo transferida. La rapidez de flujo de peso W es la cantidad de newtons de un fluido que fluye por la bomba en un intervalo dado. Pa representa la potencia aadida al flujo, Q es la rapidez de flujo del volumen del fluido. PR es la potencia transmitida por el fluido al motor.
No toda la potencia transmitida al motor esp convertida a potencia de salida del dispositivo. Un flujo rapido y catico es un flujo turbulento en el cual existe bastante mezcla del fluido. El numero de Reynolds relaciona las varibles mas importantes que describen un flujo, velocidad, longitude de la trayectoria del flujo, densidad de fluido y viscosidad.
Una razon para crear un flujo turbulento es promover la mezcla en aplicaciones como: 1. Mezcla de dos o mas fluidos. Aceleracdion de reacciones quimicas 3. Aumento de la transferencia de calor hacia un fluido o fuera de este.
El numero de Reynolds es el cociente de la fuerza de inercia sobre un elemento de fluido, entre la fuerza viscosa.
Si el numero de Reynolds para un flujo menor que es laminar, si es mayor que es turbulento y un numero entre estos valores es de transicin. Si esta en flujo en transicion se cambia la rapidez de flujo o el diametro del conducto. La velocidad de un fluido en contacto con un limite solido estacionario es cero.
La velocidad maxima se presenta en el centro del conducto. La capa frontera es una capa delgada de fluido cerca de. Las secciones trasnversales no circulares pueden ser conductos cerrados completamente llenos o canales abiertosuna de cuyas superficies esta expuesta a la atmosfera local.
La dimensin caracterisitca de las secciones transversales no circulares se conoce como radio hidraulico, R, definido como el cociente del area neta de la seccion transversal de una corriente de flujo entre el perimetro mojado, PM.
El perimetro mojado se define como la suma de la longitud de los limites de la seccin que estan en contacto con el fluido. Cuando el fluido llena completamente el area de la seccion transversal disponible y se encuentra bajo presion, la velocidad promedio del flujo se determina usando la rapidez de flujo de volumen y el area neta de flujo de la ecuacion de continuidad.
Una componente de la perdida de energa se debe a la friccin en el flujo en movimiento. La friccin es proporcional a la cabeza de velocidad del flujo y al cociente de la longitud entre el dimetro de la corriente de flujo, para el caso de flujo en conductos y tubos.
Lo anterior se expresa de manera, ecu. De Darcy. Longitud de la corriente de flujo m pie Dimetro del conductor m pie Velocidad de flujo promedio Factor de friccin adimencional. Darcy se puede utilizar para calcular la perdida de energa en secciones largar y rectas de conductos redondos, tanto para flujo laminar como turbulento. La diferencia entre los dos est en la evaluacin del factor de friccin.
Perdidas de friccin en flujo laminar Cuando se tiene un flujo laminar, el fluido parece desplazarse en forma de varias capas, una sobre otra. Debido a la viscosidad del flujo, se crea una tencin de corte entre las capas del flujo.
La energa se pierde del flujo, se crea una tensin de corte. Puesto que el flujo laminar estn regular y ordenado, podemos derivar una relacin entre la perdida de energa y los Parmetros medibles del sistema de flujo. Esta relacin se conoce como ecuacin de Hagen. Los parmetros implicados son las propiedades del flujo correspondientes a viscosidad y peso especifico, las caractersticas geomtricas correspondientes a la longitud y dimetro del conductor, y la dinmica del flujo, caracterizado por la velocidad promedio.
De la ecu. Hagen, se podra observar que la perdida de energa en un flujo laminar es independiente de la condicin de la superficie del conductor. Las prdidas por friccin viscosa dentro del flujo determinan la magnitud de la perdida de energa.
La ecu. Hagen solamente es vlida para flujos laminares. Sin embargo, afirmamos anteriormente que la ecu. Darcy podra utilizarse tambin para calcular la perdida por friccin La prdida de energa debido a la friccin en un flujo laminar se puede calcular de la ecuacin Hagen:. Para el flujo turbulento de fluidos en conductos circulares resulta ms conveniente utilizar la ecu. Darcy para calcular la prdida de energa debido a la friccin. No podemos determinar el factor de friccin , mediante un simple clculo, pues el flujo turbulento no se conforma de movimientos regulares y predecibles.
Es bastante catico y est cambiando constantemente. Por estas rezones debemos confiar en los datos experimentales para determinar el valor de. Rugosidad de pared de conducto exagerada El numero adimencional depende de otros dos nmeros, tambin adimencionales, Reynolds y la rugosidad relativa del conductor. En la figura se muestra la rugosidad de la pared del conducto como la altura de los picos de las irregularidades superficiales.
La condicin de la superficie del conductor depende bastante del material con que est hecho el conductor y el mtodo de fabricacin. Para conductos y tuberas disponibles psilon ha sido determinado. Estos son solo valores promedio para conductos nuevos y limpios. Se debe esperar que haya algo de variacin. Despus de que un conducto ha estado en servicio durante algn tiempo, la rugosidad puede cambiar debido a la formacin de depsitos sobre la pared, o debido a la corrosin. Rugosidad relativa.
Uno de los mtodos para calcular el factor de friccin hace uso del diagrama de Moody que se presenta en la fig. Tanto como estn graficados en escalas logartmicas. En el extremo izquierdo del Para , no se trazan curvas, pues se trata de la zona critica entre flujo laminar y turbulento y no es posible predecir el tipo de flujo. Ecuacin del factor de friccin En la zona de flujo laminar para valores de Reynolds por debajo de , f. El flujo est en la zona de completa turbulencia. Y se aplica la ecu.
La frontera de esta zona es la lnea punteada que corre, por lo general, de la parte superior izquierda a la parte inferior derecha del diagrama de Moody. La tercera tercera zona del diagrama de Moody, que se conoce como zona de transicin, se encuentra en la zona de completa turbulencia y la lnea que se identifica como conductos lisos.
Siendo lisos no presentan irregularidades y el factor de friccin es solo una funcin del nmero de Reynolds. En la zona de transicin, el factor de friccin es funcin tanto del nmero de Reynolds como de la rugosidad relativa C. Colebrook desarroll. Para calcular el valor del factor de friccin F, cuando se conocen el numero de Reynolds y la rugosidad relativa, utilice la ecuacin zona de completa turbulencia para flujo laminar, y la ecuacin factor de friccin para flujo turbulento para flujo turbulento.
La forma real del perfil de velocidad varia con el factor de friccion, F, el cual, a su vez, vara con respecto del numero de Reyn y la rugosidad relativa del conductor. Para hacer que r se aproxime a r0.
El coeficiente Cn depende nicamente de la condicin de la superficie del tubo o conductor. Los valores de la tabla tpicos, observe que algunos estn descritos como conductos limpios y nuevos, toma en cuenta la acumulacin de depsitos que se da en la parede interna del conducto.
Si las condiciones actuales de la tubera garantizan el uso de diferentes valores de Ch , las siguientes formulas pueden ser empleadas para ajustar los resultados. El subndice c se refiere al valor del coeficiente Ch. Fuentes de prdidas menores Las prdidas de energa PE en los sistemas de flujo se clasifican en: primaria: friccin de conducto. Ocurren cuando hay un cambio en la seccin cruzada de. Las PE son proporcionales a la cabeza de velocidad del fluido al fluir este alrededor de un codo, a travs de una dilatacin o contraccin de la seccin de flujo, o a travs de una vlvula.
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