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Mecánica de Fluidos (ICO - 317)

Ingeniería en Construcción

Roberto Agredano Martín Mg., Dr(c).Académico

Departamento de Obras CivilesUniversidad Católica del Maule

[email protected]

Propiedades de los fluidos

¿Cómo definirán una propiedad? (En el entendido de la física)

“Es cualquier característica de un sistema”.

PresiónTemperatura

Elasticidad

Viscosidad

Masa Conductividad

Volumen

Expansión Térmica

Etc…


Masa

Representa la cantidad de materia deun cuerpo medida por la inercia deeste, que determina la aceleraciónproducida por una fuerza que actúasobre él.

Peso

F = m * a

Medida de la fuerzagravitacional que se ejercesobre un cuerpo

W = m * g

g = 9,81 m/s2 (9,80665 m/s2)g = 32,2 ft/s2

Sistema internacional: KgSistema inglés: Slug

Slug= F/a = lbf/(ft/s2) = ( lbf * s2) / ft = Slug

Cantidad de masa que se acelera a una tasa de 1 ft/s bajo la acción de una lbf.

1 Slug = 32,2 lbm

Sistema internacional: N (Newton) Sistema Inglés: lbf

lbf = lbm * ft / s2

W = F = m * (gpunto/greferencia)

Por tanto, en la tierra

1 lbm = 1 lbf

Propiedades de los fluidos - ejercicios

2. Considere una roca con una masa de 5,6 kg suspendida en un alambre.Determine la fuerza que se ejerce sobre el alambre.

3. Calcule el peso de 1 m3 de kerosene si la masa de este es de 825 kg.

1. En un río se mide un caudal promedio de 0,35 m3/s. Exprese el mismo caudal en:

ft3/s in3/hgal/minL/hml/min


Temperatura

Escalas: Fahrenheit (1724); Celsius (1742); Kelvin (1848); Rankine (1859)

Es una medida de la energía cinética media de las moléculasindividuales.

Presión atmosférica normal

Fusión del hielo

Presión atmosférica normal

Fusión del

hieloEbullición del agua

T °C T °F 1,8 * T°C+32

¿Qué es el cero absoluto?


Temperatura

T °K T°C+273, 15

DENSIDAD Es la razón entre la masa y volumen de un cuerpo.

333 ft

lb;

cm

g;

m

kg

Si un fluido cambiasu densidad con lavariación de P y T,se denomina FluidoCompresible.

Sólidos g/cm3 kg/m3

Aluminio 2,7 2700

Corcho 0,25 250

Cobre 8,96 8960

Hielo 0,92 920

Hierro 7,9 7900

Madera 0,2-0,8 200-800

Plomo 11,3 11300

Vidrio 3,0-3,6 3000-3600

Líquidos g/cm3 kg/m3

Acetona 0,79 790

Aceite 0,92 920

Agua de mar 1.025 1025

Agua destilada 1 1000

Alcohol etílico 0,79 790

Gasolina 0,68 680

Leche 1,03 1030

Mercurio 13,6 13600

Gases (0 °C, 1 atm) g/cm3 kg/m3

Aire 0,0013 1,3

Butano 0,0026 2,6

Dióxido de carbono 0,0018 1,8

Hidrógeno 0,0008 0,8

Oxígeno 0,0014 1,4



DENSIDADPROPIEDADES FÍSICAS DEL AGUA

Temperatura (ºC) Densidad (kg/m3)

0 999,85 1000,0

10 999,715 999,120 998,225 997,030 995,740 992,250 988,060 983,270 977,880 971,890 965,3

100 958,4

Que sucede cuando aumenta la temperatura?

PESO ESPECIFICOEs la razón entre el peso y el volumen de uncuerpo.


;333 ft

lbf

cm

N;

m

kgf

gV

gm

PESO ESPECIFICO Es la razón entre el peso y el volumen de un cuerpo.

Temperatura (°C) (kp /m3) (kN /m3)0 1000 9,81

10 1000 9,8120 998 9,7930 996 9,7740 992 9,7350 988 9,6960 984 9,6570 978 9,5980 971 9,5390 965 9,57

100 958 9,40

Peso Especifico


Peso específico del agua


Es la razón entre la densidad del compuesto y ladensidad del compuesto de referencia. Por logeneral, el compuesto de referencia es agua a 4°C. También es definida como la razón entre elpeso del compuesto y el peso del compuesto dereferencia

DENSIDAD RELATIVA o GRAVEDAD ESPECIFICA

Densidad Relativa

0,8620,9250,7890,8791,2620,9600,907

Benceno (20 °C)Glicerina (20 °C)Aceite de Castor (20 °C)

Aguarras (20 °C)Aceite de Linaza (30°C)Etanol (20 °C)

Aceite ligero de máquinas (16,5 °C)

Liquido

0r .E.G


Es una magnitud física que mide la resistencia interna al flujode un fluido (resistencia al esfuerzo cortante).

Viscosidad

dydvx

yx

µ = Viscosidad Dinámica

S.I = Pa * s (N * s/m2)

S. Inglés = lb * s / ft2


Viscosidad cinemática

Es la razón entre la viscosidad dinámica y la densidad.

Este parámetro es muy utilizado en la ingeniería.

ν

Fluido Viscosidad Dinámica(N * s / m2)

Viscosidad Cinemática(m2/s)

Acetona 3,16 x 10-4 4,02 x 10-7

Alcohol etílico 1,00 x 10-3 1,27 x 10-6

Gasolina 2,87 x 10-4 4,22 x 10-7

Agua de Mar 1,03 x 10-3 1,00 x 10 -6

Mercurio 1,53 x 10-3 1,13 x 10-7

Agua normal 8,91 x 10 -4 8,94 x 10-7

S. I = m2 / s

Sistema Inglés = ft2/s

A 101 Kpa y 25 °C


PROPIEDADES FÍSICAS DEL AGUA

Temperatura (ºC)Viscosidad dinámica

(N·s/m2)Viscosidad cinemática

(m2/s)

0 1,781 · 10-3 1,785 · 10-6

5 1,518 · 10-3 1,519 · 10-6

10 1,307 · 10-3 1,306 · 10-6

15 1,139 · 10-3 1,139 · 10-6

20 1,102 · 10-3 1,003 · 10-6

25 0,890 · 10-3 0,893 · 10-6

30 0,708 · 10-3 0,800 · 10-6

40 0,653 · 10-3 0,658 · 10-6

50 0,547 · 10-3 0,553 · 10-6

60 0,466 · 10-3 0,474 · 10-6

70 0,404 · 10-3 0,413 · 10-6

80 0,354 · 10-3 0,364 · 10-6

90 0,315 · 10-3 0,326 · 10-6

100 0,282 · 10-3 0,294 · 10-6

A mayor temperatura, aumenta o disminuye???

VISCOSIDAD


dx

dv

Newtoniano(Agua, Glicerina)

Dilatante(Arena mojada)

Pseudoplástico(Lodos de Perforación; Pulpa de papel)

Plástico de Bingham(Pinturas, ketchup)

Pseudoplástico de Bingham(Pegamento)

Fluidos No N

ewtonianos

VISCOSIDAD

dydvx

yx

Ley de Newton



4. Por una tubería de cobre fluye agua a 86°F. Determinar la viscosidadcinemática del agua.

5. Calcule la densidad, el peso específico y la gravedad específica de untanque de aceite que tiene un volumen de 0,917 m3 y una masa de 825kg.

6. Si 6 m3 de un aceite pesan 47 kN, calcular su peso especifico γ,densidad ρ y densidad relativa (G.E.).

7. Un recipiente para almacenar gasolina (G.E.=0,68) es un cilindrovertical de 30 ft de diámetro. Si se llena a una profundidad de 22,0 ft,Calcule el peso y el peso específico de la gasolina que contiene.


8. El diámetro de un contenedor cilíndrico es de 150 mm, y su peso,cuando esta vacío, es de 2,25 N. Si se llena con cierto tipo de aceitehasta una profundidad de 200 mm, pesa 35,4 N. Calcular la gravedadespecífica del aceite

9. Un líquido tiene una viscosidad dinámica de 3,5 x 10-4 lb * s /ft2 . Supeso específico es 58 lb/ft3. ¿Cuáles son sus viscosidades dinámica ycinemática en Unidades del Sistema Internacional?

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