INGENIERÍA HIDRÁULICA E HIDROLOGÍA 1 OBJETIVOS Que al finalizar la asignatura, el alumno sea capaz de utilizar los conceptos fundamentales de las propiedades de los fluidos 2 TEMA 1. Propiedades de los fluidos 1.1 Definición de fluido. 1.2 Densidad, volumen específico, peso específico y densidad relativa. 1.3. Viscosidad. 1.4. Presión. 3 FLUIDOS - Definición de fluido: gas es • Es uno de los estados de agregación de la materia. Se caracteriza por: • Debilidad relativa de las atracciones moleculares. • Deformabilidad. líquid os 4 DEFORMACIONES EN LOS LÍQUIDOS • Cuando las presiones no son excesivas, las deformaciones se deben a variaciones de forma, dadas por desplazamientos relativos de una “porción” de líquido respecto a las adyacentes. 5 • Cuando se producen incrementos de presión apreciables, las deformaciones en los líquidos ocurren por compresión de volúmen. Válvula abierta v V=0 Válvula cerrada “rápidame nte” 6 Definición de fluido empleada en Mecánica de Fluidos y en Hidráulica. • “Un fluido es una sustancia que se deforma continuamente bajo la acción de una tensión cortante, no importa lo pequeña que esta sea” τ 7 1.2 Densidad, volumen específico, peso específico y densidad relativa. • Densidad ∆ M / ∆ V) = d M/ dV ρ = lím ∆ V → 0 (∆ • Unidades: Masa/ Longitud3. • Unidades más empleadas: En el Sistema Internacional de Medidas (SI): Kg/ m3. ρagua = 1 000 Kg/ m3. En el CGS: gramo/ cm3. ρagua = 1 g/ cm3. En el Sistema Inglés: slug / pie3. 62,4 lb/ pie3 8 Peso específico (γγ) γ = P/ V = (M*g)/ V = ρ γ = ρ g g: ρ Densidad relativa (s) s = ρsustancia / ρagua 9 CONTENIDO DE LA CLASE 2: 1.3. La viscosidad en los fluidos ∆V τ Capa: n + 1 ∆y Capa: n Figura 1.1 Esquema de distribución de velocidades y deformación 10 11 τ = µ lím (∆ V / ∆ y) = µ dV/ dy ∆y 0 Unidades de la viscosidad dinámica (µ ): (Fuerza * Tiempo) / (Longitud 2). Sistema Internacional de Medidas (SI): (N * s) / m2 CGS: poise = (dina *s) / cm2 ; centipoise. (1 poise = 100 centipoise). Sistema Inglés: lb * s/ pie2. 12 Viscosidad cinemática ν = µ/ ρ . Unidades de la viscosidad cinemática (ν ): Longitud2 / Tiempo. • Las unidades más empleadas son: • m2 / s • Stoke = cm2/ s. 13 1.4. La Presión. • La presión hidrostática es la tensión de compresión en un punto de un fluido en reposo También, presión hidrostática es la tensión de compresión de un punto de un fluido en movimiento, en direcciones perpendiculares al vector velocidad en dicho punto. 14 Variación de la presión en una vertical p0 h A ΣF y = 0 ρgAh=0 pA -p0 A –ρ p p = p0 + ρ g h 15 Unidades de la presión • Fuerza/ Longitud 2. • Sistema Internacional de Medidas (SI): Pascal = N / m2 =0.01 mbar= 0.00000986 atm 1atm=1014 mbar • CGS: dina / cm2. • Sistema Inglés: lb / pie2 y lb/ pulg2. 16 Comportamiento de la presión en planos horizontales. B hB A hA 1 x 2 3 x x p1 = p2 ≠ p3 17 p A = p B = p C ≠ pE pD = pF 18 Vacío “absoluto” p = p0 + ρ g h p0 = pvacío “absol” pvacío “absol”. = patm. ρgh pvacío “absoluto”. = 0 patm. = ρ g h h = patm./ ρ g p atm La altura equivalente en Hg, a la presión absoluta de la atmósfera normal es 76 cm. 19 Presiones absoluta y relativa = pp pp absoluta absoluta = + p + p relativa relativa atmosférica atmosférica 20 Superficie libre imaginaria. 21 2.1.5 Presión dinámica p dinám.= ρ v2/ 2 22 2.2 INSTRUMENTOS PARA LA MEDICIÓN DE PRESIONES 23 MANÓMETRO TIPO BOURDON Tomado de página web del texto de Mecánica de Fluidos de Daugherty and Franzini 24 Cálculo de presiones con manómetros de líquidos pA aire 0,45 m 0,30 m pA = ? S1 = 0,85 0+ s2*ρ ρagua*g*0,45 -s1*ρ ρagua *g*0,30= pA pA = - 0,85*1000 1000 *9,81*0,30 + 2,5*1000 1000 *9,81*0,45 = 8534,7 Pa. S2 =2,5 25