Asignatura: Mecánica de Fluidos. Transporte de Fluidos

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1 UNIVERSIDAD DE OCCIDENTE UDO- Estelí Asignatura: Mecánica de Fluidos Transporte de Fluidos Docente : MSc. Ing. Alba Díaz Corrales Blog Docente: Estelí, Agosto 2012 Siguiente

2 Contenido a Desarrollar Generalidades, objetivos, contenido Normas y evaluación Aplicaciones de la Mecánica F. Contenido Origen y Conceptos generales Propiedades de los Fluidos Anterior Siguiente Alba V. Díaz Corrales

3 OBJETIVOS Conceptual: Identifica los distintos comportamientos de los fluidos en las tuberías, mediante la interpretación correcta, para realizar los principales cálculos dinámicos involucrados en la mecánica de fluidos. Procedimental: Determina las distintas pérdidas en tuberías y accesorios, para la selección de la tubería más indicada en cualquier proceso en que se transporten fluidos. Actitudinal: Valora la importancia de los proceso y cálculos, mediante la solución de problemas en equipo, para la correcta selección de las característica de las tuberías empleadas en los diferentes procesos de transporte de fluidos.

4 UNIDADES TEMÁTICAS Fundamentos de Mecánica de Fluidos Propiedades de los Fluidos I Unidad II Unidad Análisis dimensional y semejanza hidráulica III Unidad Fundamento de flujo de Fluidos Anterior Siguiente Alba V. Díaz Corrales

5 ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Las estrategias de aprendizaje utilizadas de Elaboración Resumen Toma de notas Realiza pregunta Participación en foro Análisis de información Visita a ferretería. Alba V. Díaz Corrales

6 ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Las estrategias de aprendizaje utilizadas de Organización Mapas conceptuales Trabajo final de curso Trabajo en equipo Exposición oral de resultados de trabajos y discusión de los mismos Portafolio Digital Alba V. Díaz Corrales

7 PROYECTO FINAL DE CURSO Diseño de un sistema de tuberías para el transporte de fluidos en un proceso aplicado a la ingeniería Civil. Alba V. Díaz Corrales

8 EVALUACIÓN Propuesta 1: La evaluación se plantea como un proceso continuo y reflexivo, se utiliza la evaluación diagnóstica, formativa y cuantitativa. Portafolio de evidencias. Propuesta 2: Examen 35 puntos - I Parcial Examen 35 puntos - II Parcial Acumulado 30 puntos Alba V. Díaz Corrales

9 Libros Mecánica de Fluidos Munson. Fundamentos de la Mecánica de Fluidos. Primera edición. (Digital) Robert L. Mott. Mecánica de Fluidos. Sexta Edición. (Digital) Victor L. Streeter. Mecánica de Fluidos. Novena Edición (Digital). Alba V. Díaz Corrales

10 I UNIDAD:Fundamentos de mecánica de Fluidos Contenido Introducción e historia de la mecánica de fluidos. Definición de fluido y esfuerzo cortante. Clasificación de los fluidos Áreas de aplicación de la mecánica de fluidos Propiedades de los fluidos: viscosidad, presión, densidad, peso específico y gravedad específica. Fluidos Newtonianos y no Newtonianos. Variación de la viscosidad con la temperatura, índice de viscosidad y medición de la viscosidad. Problemas de Aplicación. Almacenamiento de líquidos y gases. Alba V. Díaz Corrales

11 Historia de la Mecánica de Fluidos 1 Etapa 2 Etapa 3 Etapa 4 Etapa Civilizaciones Antiguas Civilización Griega e imperio romano. Periodo Renacimiento Siglo XX Diseño de lanchas y barcos, desarrollo de abastecimiento de agua. Sin conocimiento matemático y mecánico. Primeros escritos de Arquímedes. Principios de la hidrostática y la flotación. Leonardo da Vinci (inicio de la mecánica experimental), Galileo Galilei, Newton, etc. Hidrodinámica teórica e hidráulica experimental. Alba V. Díaz Corrales

12 Mecánica de Fluidos La mecánica de fluidos es la disciplina que estudia el comportamiento de líquidos y gases en reposo (estática) o en movimiento (dinámica). (Young, Donald). Alba V. Díaz Corrales

13 Un FLUIDO Sólido Fluido Duro y no se deforma fácilmente. Suave y se deforma fácilmente. Posee moléculas poco espaciadas y ordenadas. Las moléculas están mas espaciadas, mayor libertad de movimiento. Un fluido es una sustancia que se deforma de manera continua cuando sobre ella actúa una fuerzo cortante (fuerza por unidad de área) de cualquier magnitud. Alba V. Díaz Corrales

14 Diferencia entre un sólido y un líquido Alba V. Díaz Corrales

15 Caracterización de Fluidos Un fluido puede ser caracterizado de diferentes maneras: Espaciamiento molecular Actividad molecular En un fluido el espaciamiento entre moléculas es mayor que en un sólido, como también es mayor el rango de movimiento de las moléculas de un gas. Se clasifican en líquidos y gases, los fluidos. Alba V. Díaz Corrales

16 Propiedades de los fluidos Densidad Peso específico Densidad relativa Volumen específico y densidad relativa Viscosidad Tensión Superficial: Capilaridad Presión Gravedad Específica Alba V. Díaz Corrales

17 Presión Cantidad de fuerza que se ejerce sobre una unidad de área de una sustancia. P=F/A F=m*a Unidad de medida kg*m/s 2 =N Los gases se comprimen con facilidad Los líquidos se comprimen muy poco

18 Importante de considerar en los fluidos sobre la presión Actúa de forma uniforme en todas las direcciones de un volumen pequeño de un fluido. Actúa de manera perpendicular a la pared.

19 Masa (m) Es la medida de la cantidad de fluido M=F/a PESO (W) La Fuerza con la que un fluido es atraído hacia la tierra por la acción de la gravedad. W=m*g donde g=9.81 m/s 2 g=32.2 pie/s 2

20 Densidad La densidad es una de las propiedades más habituales y útiles en el estudio de los fluidos: relaciona la masa de una porción de fluido y el volumen que esta porción ocupa Se expresa como: r = m / v Sus unidades de medida son: g / cm 3 = g /ml kg / L = 1000 kg / m 3 lb / pie 3

21 Densidades de algunas substancias (kg/m 3 ) Aire 1,29 Aluminio Helio 0,18 Cobre Hidrógeno 0,09 Hierro Agua dulce Plomo Hielo 917 Oro Agua salada Mercurio Alcohol 806 Madera 373

22 Peso Específico V: Volumen W: peso Unidad de medida: N/m 3

23 Viscosidad Los gases y los líquidos tienen una propiedad conocida como la viscosidad. Se puede definir como la resistencia a fluir ofrecida por un liquido, resultante de los efectos combinados de la cohesión y la adherencia.

24 Unidad de Medida Viscosidad La viscosidad de un fluido puede medirse por un parámetro dependiente de la temperatura llamado coeficiente de viscosidad o simplemente viscosidad: Coeficiente de viscosidad dinámico, designado como η o μ. En unidades en el SI: [µ] = [Pa s] = [kg m -1 s -1 ] ; (Pa s), que corresponde exactamente a 1 N s/m² o 1 kg/(m s). otras unidades: 1 poise = 1 [P] = 10-1 [Pa s] = [10-1 kg s -1 m -1 ]

25 Viscosidad Dinámica Se obtiene como cociente de la viscosidad dinámica (o absoluta) y la densidad. ν = μ/ρ. (En unidades en el SI: [ν] = [m 2.s La unidad en el SI es el (m²/s).

26 Importante de Considerar Una cosa importantes saber es que la viscosidad de los líquidos depende mucho de la temperatura. A mayor temperatura, el líquido es mas fluido. Es decir, la viscosidad disminuye. Dicho de otra manera, a medida que la calentás, la miel se hace más líquida.

27 Pregunta: La sangre tiene viscosidad? Rta: Sí, tiene. Pero es bastante chica. La viscosidad de la sangre es un poco mayor que la del agua. Lo mismo pasa con la viscosidad del plasma sanguíneo. Viscosidad NO ES densidad. Un líquido puede ser muy denso pero poco viscoso. ( El mercurio, por ejemplo ).

28 Gravedad específica Es la razón de la densidad de una sustancia a la densidad del agua a 4 C.

29 Gravedad específica Es la razón del peso específico de una sustancia al peso específico del agua a 4 C.

30 Ejercicios 1. Si 6 m 3 de un aceite pesan 5080 kg, calcular su peso específico, densidad y densidad relativa. 2. Si un depósito de aceite tiene una masa de 825 kg y un volumen de m 3, calcule el peso, la densidad, peso específico y gravedad especifica del aceite.

31 Ejercicios 3.- La densidad del vinagre es de 1.08 g/cm 3. Calcule su peso específico en lb/pie 3, en un volumen de 500 ml.

32 TRABAJO DE INVESTIGACIÓN Forme su equipo de trabajo (3 estudiantes) Realizar un ensayo sobre la historia de la M.F y Áreas de aplicación de la mecánica de fluidos. Importancia de la mecánica de fluidos en la carrera. (Entregar impreso). Alba V. Díaz Corrales

33 TRABAJO DE INVESTIGACIÓN Para el próximo día investigar, conceptos, ejemplos, unidades de medida, ecuaciones. En su cuaderno lo siguiente: Propiedades de los fluidos: viscosidad, presión, fuerza, densidad, peso específico y gravedad específica. Fluidos Newtonianos y no Newtonianos, variación de la viscosidad con la temperatura, índice de viscosidad y medición de la viscosidad. Almacenamiento de líquidos y gases Traer tabla de conversión de unidades ambos sistemas. Alba V. Díaz Corrales

34 Adquirir conocimientos es como incorporar alimentos, un proceso de transformación y adecuación para poder integrarlos

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