sesion 2-fluidos - viscosidad

Ing. Juan Carlos Vives Garnique 1

DEFINICIONES Y PROPIEDADES

MECNICA DE FLUIDOSPROPIEDADES Y DEFINICIONES

MECNICA DE FLUIDOS


fluido

a constante a vara

Definicin de un fluido

Un fluido es una sustancia que se deforma continuamente

(ngulo a) cuando se le aplica un esfuerzo tangencial por pequeo que sea.

Con un dF, la placa se movera a una velocidad du.

slido

F

A

CB C'B'

D

a

placa fija

av

v B' B''

A

u

F

B'''B

u placa mvil


Viscosidad

Viscosidad (m) de un fluido es la resistencia a que las distin-tas lminas deslicen entre s.

Ley de Newton de la viscosidad

La resistencia debida a la viscosidad depende, adems, de la

variacin de velocidad entre las capas: velocidad de defor-

macin (dv/dy). No es lo mismo intentar sacar una cuchara de

un tarro de miel despacio que rpido (mayor resistencia).

placa fija

av

v B' B''

A

u

F

B'''B

u placa mvil


dy

dv m (ley de Newton)

dv> dv

Esfuerzo cortante

A dicha resistencia, por unidad de superficie, que aparece

entre dos lminas deslizantes, cuya variacin de velocidad es

dv y su separacin dy es lo que se llama esfuerzo cortante:

placa fija

perfil de velocidades

'

v

dyv

v

dv

dv

dy


dy

dv m (ley de Newton)

dv> dv

lubricacin

Esfuerzo cortante

A dicha resistencia, por unidad de superficie, que aparece

entre dos lminas deslizantes, cuya variacin de velocidad es

dv y su separacin dy es lo que se llama esfuerzo cortante:

dv= dv

placa mvil

placa fija

F


v

placa fija


'

v

dyv

v

dv

dv

dy


Isaac Newton(Inglaterra 1643-1716)


s/m N 2

dv

dym

Unidades de viscosidad dinmica en el S.I.


s/m N 2

dv

dym

s) kg/(m dv

dym

Unidades de viscosidad dinmica en el S.I.

o bien (1 N = 1 kg m/s2),


Viscosidad cinemtica, n

mn

Por definicin es el cociente entre la viscosidad absoluta y

la densidad:


Viscosidad cinemtica, n

mn

Por definicin es el cociente entre la viscosidad absoluta y

la densidad:

En el S.I. de Unidades:

sm kg/m

s) kg/(m 2

3

m

mn


Causas de la viscosidad

Cohesin molecular

Intercambio de cantidad de movimiento

La viscosidad en los lquidos se debe a la cohesin, y en los

gases al intercambio de cantidad de movimiento.


Causas de la viscosidad

Cohesin molecular

Intercambio de cantidad de movimiento

La viscosidad en los lquidos se debe a la cohesin, y en los

gases al intercambio de cantidad de movimiento.

La cohesin y por tanto la viscosidad de un lquido

disminuye al aumentar la temperatura. Por el contrario, la

actividad molecular y en consecuencia la viscosidad de un

gas aumenta con ella.


alta viscosidad


Agua: baja viscosidad

Ing. Juan Carlos Vives Garnique19

Aire: baja viscosidad


Lquidos:p

v

v

1 Gases:

dp

dv

v

1

Lquidos:p

v

v

1 Gases:

dp

dv

v

1p

v

2

1

lquido

v p p+v

v

p

Coeficiente de compresibilidad

COMPRESIBILIDAD


Lquidos:p

v

v

1 Gases:

dp

dv

v

1

Lquidos:p

v

v

1 Gases:

dp

dv

v

1p

v

2

1

lquido

v p p+v

v

p

Coeficiente de compresibilidad

COMPRESIBILIDAD

v

pvK

Mdulo de elasticidad volumtrico K


Agua ps bar ts C

Presin y temperatura de saturacin

ts = t(ps)

0,01 7

1 100

2 120

20 212

40 250

60 276

80 295

100 311

150 342

200 366

220 374


Agua ps bar ts C

Presin y temperatura de saturacin

ts = t(ps)

0,01 7

1 100

2 120

20 212

40 250

60 276

80 295

100 311

150 342

200 366

220 374

En instalaciones hidrulicas hay situacio-

nes en las que la presin del agua puede

disminuir tanto, que llega a hervir.

En una olla a presin el agua hierve a

mayor temperatura; por eso la coccin es

ms rpida.


La burbujas de vapor de agua, si se formaran, llegan a zonas

de mayor presin, y el vapor se condensa bruscamente. Que-

dan unas cavidades vacas que son rellenadas con mpetu

por el agua que las envuelve (se han llegado a medir hasta el

millar de atmsferas). Slo duran milsimas de segundo;

seran como picotazos que reciben las paredes, que seran

corrodas en muy poco tiempo.

Cavitacin


burbuja de vapor

cavidad vaca

implosin

rodete

tubo de

aspiracin

Por ejemplo, a la salida del

rodete de una turbina Francis

conviene que el agua salga con

bastante depresin; aunque slo

hasta el lmite de cavitacin.


corrosin por cavitacin


Erosin por cavitacin


Cavitacin en

bombas hlice


Sobre cada partcula (M), acta un par de fuerzas originado

por las partculas 1 y 2. Si el par es pequeo respecto de la

viscosidad del fluido, las partculas no giran: flujo laminar.

De lo contrario, hay giro: flujo turbulento. Aparece un efec-

to similar a la viscosidad en los gases: viscosidad aparente

y/o viscosidad de turbulencia (h), que lgicamente no es una propiedad del fluido:

1

2

M2F1F

1v

2v

v

dy

dv )( hm

VISCOSIDAD DE TURBULENCIA


DEFINICIONES Y PROPIEDADES

MECNICA DE FLUIDOSPROPIEDADES Y DEFINICIONES

MECNICA DE FLUIDOS


r dy

yv

mxv

V

y

dyr

Ejercicio 1-2.1

Figuras no incluidas en las diapositivas

v_

_v

v v

v v' ''

Av

C

tiempos

D

B

Figura 1-8

A

100 mm

2,5 m/sv=O

y

v

BProblema 1.5


+v dv

v

2,5 m/sv=Fr

dy

yr

Problema 1.6

m =3,5 kg20

0,01 cm

Problema 1.10

20 cm

20,02 cm

30 cm 32 cm

20 cm

20,01 cm

25 cm

25,2 cm

30 cm

Problema 1.13Problema 1.12Problema 1.11

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