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Docente: Ing. Jaime López Zevallos

MECANICA DE

FLUIDOS

CICLO: 2020-I

Modalidad Virtual.

UNIVERSIDAD NACIONAL DE

CAJARMARCA

INGENIERIA AMBIENTAL

Sem. 01 – Clase 2

PROPIEDADES DE FLUIDOS:

• DENSIDAD: Una de las formas más útiles de caracterizar una sustancia es especificar la cantidad de sustancia por unidad de volumen. El resultado de ésta caracterización se denomina densidad de la sustancia.
• La densidad de un material se define como la masa contenida en la unidad de volumen del material****. Por tanto operacionalmente la densidad esta dada por: Peso específico: Los ingenieros que no han adoptado todavía el SI emplean frecuentemente el peso específico (densidad de peso), definida como el peso de la unidad de volumen de una sustancia, operacionalmente.

Densidad relativa o Gravedad específica La densidad relativa de una sustancia se define como la razón entre la densidad de la sustancia y la densidad del agua a una temperatura determinada (4 oC). Operacionalmente Ya que la densidad y el peso específico están relacionados, la densidad relativa también se puede definir como la relación entre el peso específico de una sustancia y el peso específico del agua a una temperatura determinada. Así:

Propiedades que involucran el flujo de calor Para flujo de fluidos que involucran transferencia de calor tal como dinámica de gases las siguientes propiedades termodinámicas son importantes. Calor específico cp y cv J/kg °K Energía Interna específica u J/kg Entalpia específica h = u + p/ ρ J/kg PRINCIPIO DE VISCOSIDAD.- EL COEFICIENTE DE VISCOSIDAD Para que exista movimiento de un cuerpo a través de un fluido o para el movimiento del fluido dentro de un conducto se debe ejercer una fuerza que sobrepase la resistencia ofrecida por el fluido. La magnitud de la resistencia ofrecida por el fluido es una resistencia a la deformación y estará determinada por la velocidad de deformación como por una propiedad del fluido denominada viscosidad.

Para comprender este principio consideremos que entre dos placas paralelas de igual superficie y separadas por una distancia h se encuentra un fluido homogéneo a temperatura constante ¿por qué? , como se ve en la figura.

Puede escribir la siguiente relación para la velocidad de deformación angular Ya que para valores pequeños de  , se tiene que:  = tg()=x/y. Es decir que la deformación angular que sufre el elemento de fluido mostrado en la figura, cuando es sometido a un es fuerzo de corte, es igual al gradiente de velocidad en la dirección y (du/dy). Entonces, se puede decir que la tensión τ en la intercara superior del elemento diferencial de fluido es directamente proporcional a la velocidad de deformación, lo que concuerda con el principio de Newton.

Viscosidad cinemática Frecuentemente en los cálculos de mecánica de fluidos se presenta el cociente de la viscosidad dinámica entre la densidad del fluido. Por ello, de manera convencional, la viscosidad cinemática se define como la razón entre la viscosidad dinámica y la densidad. Fluidos newtonianos y no newtonianos Los fluidos se clasifican desde el punto de vista de la relación que existe entre la viscosidad y la velocidad de deformación en fluidos newtonianos y fluidos no newtonianos.

• Fluido newtoniano es todo fluido que se comporta según la ley de Newton de la viscosidad. Es decir que la viscosidad es función exclusiva de la condición del fluido.
• Los fluidos no newtonianos no se comportan de acuerdo con la ley de Newton de la viscosidad. La viscosidad del fluido no newtoniano depende del gradiente de velocidad, además de la condición del fluido.

donde, ƞ, se denomina viscosidad aparente. La mayor parte de los fluidos no newtonianos tienen

viscosidades aparentes que son relativamente altas comparadas con la viscosidad del agua.

Los fluidos en los cuales la viscosidad aparente disminuye con el aumento de la relación de

deformación (n<1) se laman pseudoplásticos. La mayoría de los fluidos no newtonianos pertenecen a

este grupo (pulpa de papel en agua, soluciones poliméricas, suspensiones coloidales, etc.). Si la

viscosidad aparente aumenta con el incremento de la relación de deformación (n>1) el fluido se llama

dilatante (suspensiones de almidón y arena).

Un “fluido” (lodos de perforación, suspensiones de arcilla, pasta dental) se comportan como sólido

hasta que se excede un esfuerzo de deformación mínimo, τ0, y exhibe subsecuentemente una

relación lineal entre el esfuerzo y la relación de deformación, se conoce como plástico de Bingham o

ideal. El modelo de esfuerzo de corte es: