Mecanica de Fluidos (2012)

8/18/2019 Mecanica de Fluidos (2012)

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ECANICA DE

FLUIDOS


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ING. LUIS FERNÁNDEZ DÍAZING. JAIME ESPINOZA SANDOVAL 2

Densidad ( )

(kg/m3)

Material Densidad(Kg/m3) Material Densidad(Kg/m3)

AireEtanolHielo

Agua

1,20800920

1000

Agua de mar Aluminio Aero

Merurio

10302!00!800

13"00

ME#$%A DE '&D*+ '&+A &&

volumen

masa

V

m==ρ


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PRESIN

Es una antidad esalar ue se de-ine omo la om.onente normal de la-uera a.liada a una su.er-iie, .or unidad de rea

'

A

1 asal 1%/m2

ME#$%A DE '&D*+ '&+A &&

Árealar perpendicuFuerza

AF

p == ⊥


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ING. LUIS FERNÁNDEZ DÍAZING. JAIME ESPINOZA SANDOVAL !

ME#$%A DE '&D*+ '&+A &&

PRESIN A"MOSF#RI$A ( P. A%& )

Es la .resi4n ue e5ere el aire ue rodea a la 6ierra +u 7alorde.ende de un .unto sore la altitud del mar

a .resi4n atmos-ria disminu:e a medida ue aumenta la altitud de un.unto res.eto al ni7el del mar, deido a ue la onentrai4n del airedisminu:e


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Va*es de a +*esi,n

a%&s-*i/a a ni0e de &a*1

a%&,s-e*a (a%&) 45/& 67 8933& 62O 983:8' Pa !94 PSI

ME#$%A DE '&D*+ '&+A &&


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2

1

;

E/;a/i,n -;nda&en%a de a


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ING. LUIS FERNÁNDEZ DÍAZING. JAIME ESPINOZA SANDOVAL 4!

alo;ol

agua

glierina

A

=

#

D

;ol

;agua

;gli

+ea A onoida>

+umando >

ME#$%A DE '&D*+ '&+A &&

D ? A @@@@@@@@

glicglicCD

aguaaguaBC

ololAB

hgρPP

hgρPP

hgρPP

=−

=−

=−


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ING. LUIS FERNÁNDEZ DÍAZING. JAIME ESPINOZA SANDOVAL ?

P*esi,n &an&%*i/a1

+e denomina as +i la .resi4n manomtria del aire ontenido en una .elota

es de 2,C atm, ello signi-ia ue la .resi4n del aire es de 2,C atm a la.resi4n atmos-ria, es deir 3,C atm

ME#$%A DE '&D*+ '&+A &&

aatmosfrica!solutaamanomtric PPP −=


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EJEMPO N.1

n arril ontiene una a.a de aeite (densidad "00 kg/m3) de 0,12m sore0,2Cm de agua a) u .resi4n ;a: en la inter-a aeite aguaF G ) u.resi4n ;a: en el -ondo del arrilFG ) ul es la .resi4n manomtria en el-ondo del arrilF ( resi4n atmos-ria 1,01310C a )

ME#$%A DE '&D*+ '&+A &&

0,12m

0,2Cm

aeite

agua


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EJEMPLO N.21

ME#$%A DE '&D*+ '&+A &&

En el sistema en euilirio ue semuestra en la -igura, ul es ladensidad del aeiteF(Densidad del agua 1000 kg/m3)


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EJEMPLO N.31

En un tuo en I se 7ierten 3 l C000G 1"000 : 3000 kg/m3,res.eti7amente +i el sistema ue se muestra est en euilirio, ;allar J

1Cm

2Cm A

=

ME#$%A DE '&D*+ '&+A &&

#


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En la -igura mostrada, si el aire se enuentra om.rimido a una .resi4nmanomtria de 300 Ka, determinar la .resi4n asoluta en el .unto A(Densidades> aeite 8C0 kg/m3 G =enina 11C0 kg/m3)

ME#$%A DE '&D*+ '&+A &&

EJEMPLO N.!1


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Ee*/i/i N.1n tuo en aierto enamos etremos ontieneagua : merurio, segn semuestra A) #ul es la.resi4n manomtria en lainter-ae merurioLaguaF =)#ul es la altura ;F

RP"AS1 a) !48 PaB C)39@/&

Ee*/i/i N.21

n ilindro ue tiene una sei4n trans7ersal de

12 m2

ontiene merurio, de modo ue la alturadel merurio es de Cm medido desde la ase delilindro u 7olumen de agua dee agregarseal ilindro ue ontiene merurio, .ara ue la.resi4n manomtria en el -ondo se du.liueFRP"AS1 ?5 /&3

Ee*/i/i N.31

n ortoiruito se ;a .roduido en unsumarino, .or lo ue sus ou.antes deenem.u5ar ;aia a-uera la esotilla de esa.e ue.osee un rea de 0,!Cm2 : un .eso de 300%

a esotilla se enuentra en la ase in-erior delsumarino, a una .ro-undidad de 30m en elagua u -uera deen e5erer los ou.antes.ara arir la esotillaF +er .osile elloF#onsidere ue la .resi4n del aire dentro delsumarino es de 1 atm : ue la densidad delagua de mar es 1,03103 kg/m3RP"AS1 2924:8'N


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PRIN$IPIO DE AR>UÍMEDES (FLO"A$IN)

+i un uer.o est total o .arialmente sumergido en un -luido, ste e5ereuna -uera resultante ;a a -uera de em.u5e se onsidera a.liada en elentro de gra7edad de la .arte sumergida

ME#$%A DE '&D*+ '&+A &&

"#$%&' Vg( ρ=


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EJEMPLO N.'1

n ieerg de 1800m3 de 7olumen -lota en el agua +i la densidad del ;ieloes de 900 kg/m3 : la densidad del agua es de 1000 kg/m3, determine u7olumen del ;ielo se enuentra sumergido

ME#$%A DE '&D*+ '&+A &&


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EJEMPLO N.51

n ale anlado al -ondo de un lago de agua dule sostiene una es-era de.lstio a5o la su.er-iie El 7olumen de la es-era es de 0,"C0 m3 : latensi4n en el ale es de 900% a) #alule la -uera de em.u5e e5erida .orel agua sore la es-eraG ) u masa tiene la es-eraFG ) El ale se rom.e: la es-era sue a la su.er-iie, on u aelerai4n sue la es-eraF d)#uando alane el euilirio, u -rai4n del 7olumen de la es-erauedar sumergida en el aguaF

ME#$%A DE '&D*+ '&+A &&


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n lan;4n aierto tiene las dimensiones ue se muestran en la -igura +i ellan;4n est ;e;o de .laas de aero de Nm de es.esor en sus uatroostados : en el -ondo, u masa de ar4n (densidad a.roimada 1C00kg/m3) .uede lle7ar el lan;4n sin ;undirseF Ha: es.aio en el lan;4n .araontener este ar4nF ( Densidad del aero !800 kg/m3)

ME#$%A DE '&D*+ '&+A &&

EJEMPLO N.41


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EJEMPLO N. ?1

n troo de madera de 0,"m de longitud, 0,2Cm de an;o : 0,08m de es.esortiene una densidad de "00 kg/m3 u 7olumen de .lomo dee su5etarse a suase .ara ;undir la madera en agua tranuila, de modo ue su ara su.eriorest al ras del aguaF u masa tiene ese .lomoF (Densidad del .lomo 11300 kg/m3)

&ade*a

PC


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E5eriio %on loue A onetado a

un ale se sumerge enun l


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6IDRODINÁMI$A1 arte de la Menia de 'luidos ue estudia a los -luidosen mo7imiento

FLUIDO IDEAL1 n -luido ideal es inom.rensile, es deir su densidadse mantiene onstante a medida ue se .rodue el -lu5o, : ademsaree de -rii4n interna ( 7isosidad)

FLUJO IDEAL1 n -lu5o es ideal uando se des.reian las -ueras de-rii4n a lo largo del -lu5o, as< omo .rdidas de energ


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E$UA$IN DE $ON"INUIDAD

6amin se denomina euai4n de onser7ai4n de la masa +egn staeuai4n, el audal ( ) del -luido a tra7s de una tuer


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E$UA$IN DE ERNOUILLI

Es la euai4n de onser7ai4n de la energ


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EJEMPLO N.@1

na manguera de omeros tiene un radio de 2,Cm : trans.orta agua, detal modo ue su 7eloidad a lo largo de la manguera es de 3 m/s a mangueratermina en un estre;amiento de 1,2Cm de radio Determinar> a) la 7eloidaddel agua al salir .or el estre;amiento G ) el audal de agua ue .asa .or lamanguera G ) el tiem.o neesario .ara ue .or el estre;amiento salgan 2C0de agua

ME#$%A DE '&D*+ '&+A &&


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EJEMPLO N.81

'lu:e agua ontinuamente de un tanue aierto omo se muestra en la -iguraa altura del .unto (1) es de 10m : la de los .untos (2) : (3) es 2m El reatrans7ersal del .unto (2) es 0,0N8m2 : en el .unto (3) es 0,01"m2 El rea deltanue es mu: grande en om.arai4n on el rea del tuo #alule> a) la elaudal de desarga en m3/s G ) la .resi4n manomtria en el .unto (2)

ME#$%A DE '&D*+ '&+A &&


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EJEMPLO N.1

En la siguiente -igura se muestra un si-4n utiliado .ara onduir agua desde unde.4sito a tuer


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EJEMPLO N.21

ME#$%A DE '&D*+ '&+A &&

En el sistema de la -igura, determinar la.resi4n manomtria ue dee tener el aireom.rimido, .ara ;aer ue el ;orro deagua llegue ;asta una altura de 13m .orarria de la salida


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EJEMPLO N.31

El tuo ;oriontal de la -igura tiene un rea trans7ersal de N0 m2

en la .artems an;a : de 10 m2 en la onstrii4n 'lu:e agua en el tuo, on un audalde " / s #alule> a) la ra.ide del -lu5o en las .oriones an;a : estre;a G )la di-erenia de .resi4n entre estas .orionesG ) la di-erenia de alturas ;Ientre las olumnas del merurio en el tuo on -orma de

ME#$%A DE '&D*+ '&+A &&

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