informe de mecánica de los fluidos sección G-41

República bolivariana de Venezuela

Ministerio del poder popular parar la defensa

Universidad nacional de las fuerzas armadas

Unefa Barinas

mecánica de los fluidos 

ALUMNOS

Yorky contreras

                                                                                                              CI: 26199093

                                                                                                             Jose Espinoza

                                                                                                                                                                                     CI:24527830   

     ING GAS G-41

Tabla De Sistema Internacional De Unidades

Unidades básicas.

Magnitud	Nombre	Símbolo
Longitud	Metro	m
Masa	Kilogramo	kg
Tiempo	Segundo	s
Intensidad de corriente eléctrica	Amperio	A
Temperatura termodinámica	Kelvin	K
Cantidad de sustancia	Mol	mol
Intensidad luminosa	Candela	cd

Unidades SI derivadas

Las unidades derivadas se forman a partir de productos de potencias de unidades básicas. Las unidades derivadas coherentes son productos de potencias de unidades básicas en las que no interviene ningún factor numérico más que el 1. Las unidades básicas y las unidades derivadas coherentes del SI forman un conjunto coherente, denominado conjunto de unidades SI coherentes.

El número de magnitudes utilizadas en el campo científico no tiene límite; por tanto no es posible establecer una lista completa de magnitudes y unidades derivadas. Sin embargo, la tabla 2 presenta algunos ejemplos de magnitudes derivadas y las unidades derivadas coherentes correspondientes, expresadas directamente en función de las 
unidades básicas.

Ejemplos de unidades SI derivadas coherentes expresadas a partir de las unidades básicas

Magnitud	Nombre	Símbolo
Área, superficie	Metro cuadrado	m2
Volumen	Metro cúbico	m3
Velocidad	Metro por segundo	m/s
Aceleración	Metro por segundo cuadrado	m/s2
Número de ondas	Metro a la potencia menos uno	m-1
Densidad, masa en volumen	Kilogramo por metro cúbico	kg/m3
Densidad superficial	Kilogramo por metro cuadrado	kg/m2
Volumen específico	Metro cúbico por kilogramo	m3/kg
Densidad de corriente	Amperio por metro cuadrado	A/m2
Concentración de cantidad de sustancia, concentración	Mol por metro cúbico.	mol/m3
Concentración másica	Kilogramo por metro cúbico	kg/m3
Luminancia	Candela por metro cuadrado.	cd/m2
Indice de refracción	Uno	1
Permeabilidad relativa	Uno	1

Unidades SI derivadas coherentes con nombres y símbolos especiales.

Magnitud	Nombre	Símbolo	Expresión en otras unidades SI	Expresión en unidades SI básicas
Ángulo plano	Radián	rad	1	m/m= 1
Ángulo sólido	Estereorradián	sr	1	m2/m2= 1
Frecuencia	Hercio	Hz		s-1
Fuerza	Newton	N		m·kg·s-2
Presión, tensión	Pascal	Pa	N·/m2	m-1·kg·s-2
Energía, trabajo, cantidad de calor	Julio	J	N·m	m2·kg·s-2
Potencia, flujo energético	Vatio	W	J·/s	m2·kg·s-3
Carga eléctrica, cantidad de electricidad	Culombio	C	-	s·A
Diferencia de potencial eléctrico, fuerza electromotriz	Voltio	V	W/A	m2·kg·s-3·A-1
Resistencia eléctrica	Ohmio	W	V/A	m2·kg·s-3·A-2
Conductancia eléctrica	Siemens	S	A/V	m2·kg·s-3·A-2
Capacidad eléctrica	Faradio	F	C/V	m-2·kg-1·s4·A2
Flujo magnético	Weber	Wb	V·s	m2·kg·s-2·A-1
Densidad de flujo magnético	Tesla	T	Wb/m2	kg·s-2·A-1
Inductancia	Henrio	H	Wb/A	m2·kg s-2·A-2
Temperatura celsius	Grado celsius	ºC	-	K
Flujo luminoso	Lumen	lm	cd·sr	cd
Iluminancia	Lux	lx	lm/m2	m-2cd
Actividad de un radionucleido	Becquerel	Bq	-	s-1
Dosis absorbida, energía másica (comunicada), kerma	Gray	Gy	J/kg	m2·s-2
Dosis equivalente, dosis equivalente ambiental, dosis equivalente direccional, dosis equivalente individual	Sievert	Sy	J/kg	m2·s-2
Actividad catalítica	Katal	kat	-	s-1·mol

Ejemplos de unidades SI derivadas coherentes cuyos nombres y símbolos contienen unidades SI derivadas coherentes con nombres y símbolos especiales.

Magnitud	Nombre	Símbolo	Expresión en unidades SI básicas
Viscosidad dinámica	Pascal segundo	Pa·s	m-1·kg·s-1
Momento de una fuerza	Newton metro	N·m	m2·kg·s-2
Tensión superficial.	Newton por metro.	N/m	kg·s-2
Velocidad angular.	Radián por segundo	rad/s	s-1
Aceleración angular	Radián por segundo cuadrado.	rad/s2	s-2
Densidad superficial de flujo térmico, irradiancia	Vatio por metro cuadrado	W/m2	kg·s-3
Capacidad térmica, entropía	Julio por kelvin	J/K	m2·kg·s-2·K-1
Capacidad térmica másica, entropía másica	Julio por kilogramo y kelvin	J/(kg·K)	m2·s-2·K-1
Energía másica	Julio por kilogramo	J/kg	m2·s-2
Conductividad térmica	Vatio por metro y kelvin	W/(m·K)	m·kg·s-3·K-1
Densidad de energía	Julio por metro cúbico	J/m3	m-1·kg·s-2·
Campo eléctrico	Voltio por metro	V/m	m·kg·s-3·A-1
Densidad de carga eléctrica	Culombio por metro cúbico	C/m3	m-3·s·A
Densidad superficial de carga eléctrica	Culombio por metro cuadrado	C/m2	m-2·s·A
Densidad de flujo eléctrico, desplazamiento eléctrico.	Culombio por metro cuadrado	C/m2	m-2·s·A
Permitividad.	Faradio por metro	F/m	m-3·kg-1·s4·A2
Permeabilidad.	Henrio por metro	H/m	m·kg·s-2·A-2
Energía molar.	Julio por mol	J/mol	m2·kg·s-2·mol-1
Entropía molar, capacidad calorífica molar	Julio por mol y kelvin	J/(mol·K)	m2·kg·s-2·K-1·mol-1
Exposición (rayos x y γ)	Culombio por kilogramo	C/kg	kg·-1s·A
Tasa de dosis absorbida	Gray por segundo	Gy/s	m2·s-3
Intensidad radiante	Vatio por estereorradián	W/sr	m2·kg·s-3
Radiancia.	Vatio por metro cuadrado y estereorradián	W/(m2·sr)	kg·s-3
Concentración de actividad catalítica	Katal por metro cúbico.	kat/m3	m-3·s-1·mol

Tabla del sistema británico de unidades

Longitud

Sistema Métrico	Sistema Inglés
1 milímetro (mm)	0.0394 in
1 centímetro (cm) = 10 mm	0.3937 in
1 metro (m) = 100 cm	1.0936 yarda
1 kilómetro (km) = 1,000 m	0.6214 milla

Sistema Inglés	Sistema Métrico
1 pulgada (in.)	2.54 cm
1 pie (ft) = 12 pulgadas	0.3048 m
1 yarda (yd) = 3 pies	0.9144 m
1 milla =1760 yardas	1.6093 km
1 milla náutica int. = 2025.4 yardas	1.852 km

Área

Sistema Métrico	Sistema Inglés
1 cm2 = 100 mm2	0.1550 pulgadas2
1 m2 = 10,000 cm2	1.1960 yardas2
1 hectárea (ha) = 10,000 m2	2.4711 acres
1 km2 = 100 ha2	0.3861 millas2

Sistema Inglés	Sistema Métrico
1 pulgada2	6.4516 cm2
1 pie2 = 144 pulgadas2	0.0929 m2
1 yarda2 = 9 pies2	0.8361 m2
1 acre = 4840 yardas2	4046.9 m2
1 milla2 = 640 acres	2.59 km2

Volumen/Capacidad

Sistema Métrico	Sistema Inglés
1 cm3	0.0610 in.3
1 dm3 = 1,000 cm3	0.0353 pies3
1 m3 = 1,000 dm3	1.3080 yardas3
1 litro (l) = 1 dm3	1.76 pintas
1 hectolitro (hl) = 100 l	21.997 galones

Sistema Inglés	Sistema Métrico
1 pulgada3	16.387 cm3
1 ft3 = 1,728 in3	0.0283 m3
1 onza fluida EUA = 1.0408 onzas fluidas RU	29.574 ml
1 pinta (16 onzas fluidas) = 0.8327 pintas RU	0.4731 litros
1 galón EUA = 0.8327 gal RU	3.7854 litros

Masa/Peso

Métrico	Inglés
1 miligramo (mg)	0.0154 grain
1 grain (g) = 1,000 mg	0.0353 onzas
1 kilogramo (kg) = 1,000 g	2.2046 libras
1 tonelada (t) = 1,000 kilogramos	0.9842 tonelada larga (T)

Sistema Inglés	Sistema Métrico
1 onza (oz) = 437.5 granos	28.35 g
1 libra (lb) = 16 onzas	0.4536 kg
1 stone = 14 libras	6.3503 kg
1 hundredweight (cwt) = 112 libras	50.802 kg
1 tonelada corta = 20 cwt	1.016 t

Temperatura

°C = (5/9) × (°F - 32) o °F = (9/5) × °C + 32

  

La viscosidad

Es la oposición de un fluido a las deformaciones tangenciales, es debida a las fuerzas de cohesión moleculares. Todos los fluidos conocidos presentan algo de viscosidad, siendo el modelo de viscosidad nula una aproximación bastante buena para ciertas aplicaciones. Un fluido que no tiene viscosidad se llama fluido ideal.

La viscosidad solo se manifiesta en líquidos en movimiento, se ha definido la viscosidad como la relación existente entre el esfuerzo cortante y el gradiente de velocidad. Esta viscosidad recibe el nombre de viscosidad absoluta o viscosidad dinámica. Generalmente se representa por la letra griega  .

Densidad

 es una magnitud escalar referida a la cantidad de masa en un determinado volumen de una sustancia. Usualmente se simboliza mediante la letra rho ρ del alfabeto griego. La densidad media es la razón entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa.

Si un cuerpo no tiene una distribución uniforme de la masa en todos sus puntos la densidad alrededor de un punto puede diferir de la densidad media. Si se considera una sucesión pequeños volúmenes decrecientes  (convergiendo hacia un volumen muy pequeño) y estén centrados alrededor de un punto, siendo  la masa contenida en cada uno de los volúmenes anteriores, la densidad en el punto común a todos esos volúmenes:

La unidad es kg/m³ en el SI.

La viscosidad cinemática

La viscosidad cinemática de un fluido es su viscosidad dividida por su densidad, ambos medidos a la misma temperatura, y expresada en unidades consistentes. Las unidades más comunes que se utilizan para expresar la viscosidad cinemática son: stokes (St) o centistokes (cSt, donde 1 cSt = 0,01 St), o en unidades del SI como milímetros cuadrados por segundo (mm2/s, donde 1 mm2/s = 1 cSt).

Identificar las unidades de  viscosidad en el sistema internacional de unidades y en el sistema británico de unidades

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

Viscosidad cinemática ν = µ/ ρ .

Unidades de la viscosidad cinemática (ν ): Longitud2 / Tiempo. •

Sistema Inglés:   • m2 / s • Stoke = cm2 / s.

Diferencia entre los Fluidos Newtonianos y No Newtonianos:

Se denominan Fluidos a las sustancias en general, aquellas que se deforman cuando se le aplica una presión o tensión en su superficie, las que conocemos como agua o gasolina que adoptan la forma del recipiente que los contiene, pero no todos los fluidos se comportan de la misma manera a las fuerzas externas que reciben, esto se debe a la viscosidad que presentan, la viscosidad es la resistencia de un fluido a moverse o cambiar de forma por una acción aplicada.

Fluidos Newtonianos que son los que tienen un comportamiento normal, como por ejemplo el agua, tiene muy poca viscosidad y esta no varía con ninguna fuerza que le sea aplicada, si le damos un golpe a la superficie del agua en una piscina esta se deforma como es lógico.

Fluidos No-Newtonianos, tienen un comportamiento extraño o fuera de lógica, este tipo de fluidos no cumplen con las leyes de newton, presentan mayor viscosidad, la cual ademáspuede variar con las tensiones (fuerzas) que se le aplican, lo que hace que se comporte en ocasiones como un sólido ante mayor fuerza y como un líquido con menos tensión aplicada.

Variación de la viscosidad

Gases:

Los gases a diferencia de los líquidos aumentan su viscosidad con la temperatura . esto se debe principalmente a que aumento la agitación o movimientos con las moléculas y además los toques o roses con la actividad y fuerza a las demás moléculas contenidas en dicho gas por lo tanto es mayor unidad de contactos en una unidad de tiempos determinados

Nota: el aumento de presión hace que también aumente la temperatura

Líquidos:

La viscosidad en los líquidos disminuye con el aumento de su temperatura ya que tendrán mayor tendencia a l flujo y, en consecuencia tienen índice o coeficientes de viscosidad bajos o que tienden a disminuir además es que también disminuye su densidad. Por lo tanto en movimiento de sus moléculas tienden a ir al centro donde hay mayor movimiento de moléculas

Nota: el aumento de presión (sumamente elevadas) hace que aumente la viscosidad

Índice de viscosidad

El indice de viscosidad VI nos indica cuando cambia esta con la temperatura

Un fluido con indice de viscosidad alta muestra un cambio pequeño en su viscosidad con la temperatura. Un fluido con indice de viscosidad bajo muestra un cambio grande con la temperatura

Métodos de medición del viscometro

VISCOMETRO:

 (denominado también viscosímetro) es un instrumento empleado para medir la viscosidad y algunos otros parámetros de flujo de un fluido.

VISCÓMETRO DE TUBO CAPILAR

Ayuda a determinar mediante el uso de un tubo cilíndrico fino y un par de manómetros, la viscosidad y la velocidad de los flujos capilares

El método clásico es debido al físico Stokes, consistía en la medida del intervalo de tiempo de paso de un fluido a través de un tubo capiar. Este primigenio aparato de medida fue posteriormente refinado por Cannon, Ubbelohde y otros, no obstante el método maestro es la determinación de la viscosidad del agua mediante una pipeta de cristal. La viscosidad del agua varía con la temperatura, es de unos 0,890 mPa·s a 25 grados Celsius y 1,002 mPa·s a 20 grados Celsius.

Las pipetas de cristal pueden llegar a tener una reproducibilidad de un 0,1% bajo condiciones ideales, lo que significa que puede sumergirse en un baño no diseñado inicialmente para la medida de la viscosidad, con altos contenidos de sólidos, o muy viscosos. No obstante, es imposible emplearlos con precisión en la determinación de la viscosidad de los fluidos no-newtonianos, lo cual es un problema ya que la mayoría de los líquidos interesantes tienden a comportar se como fluidos no-newtonianos. Hay métodos estándares internacionales para realizar medidas con un instrumento capilar, tales como el ASTM D445.⁷

Se muestran dos recipientes conectados por un tubo largo de diámetro pequeño, conocido como tubo capilar el fluido fluye a través del tubo con una velocidad constante, y el sistema pierde energía ocasionando una caída de presión que puede ser medida utilizando un manómetro.

VISCOSÍMETRO COUETTE O HATSHEK

Consiste en un cilindro suspendido por un filamento elástico, al cual va unido un espejo para determinar el ángulo de torsión en un modelo, o un dinamómetro provisto de una escala en otros modelos. Este cilindro está colocado coaxialmente en un recipiente cilíndrico, donde se encuentra el líquido cuya viscosidad ha de determinarse.

 El cilindro exterior gira a velocidad constante y su movimiento es transferido al líquido que ha su vez pone en movimiento el cilindro interior en torno de su eje hasta que la fuerza de torsión es equilibrada por la fuerza de fricción. Como el ángulo de torsión es proporcional a la viscosidad, se puede determinar la viscosidad de un líquido, si se conoce la del otro líquido por comparación de los dos ángulos de torsión.

VISCÓMETROS ESTÁNDAR CALIBRADOS CAPILARES DE VIDRIO

Es un método para determinar la viscosidad cinemática de líquidos transparentes y opacos, para preparar la prueba de viscosidad, el tubo viscómetro es cargado con una cantidad específica del fluido de prueba.

Se estabiliza en la temperatura de prueba y es liquido se saca mediante succión a través del bulbo y se le deja ligeramente por encima de la marca de regulación superior.

Se retira la succión y se permite al líquido fluir bajo el efecto de la gravedad, se registra el tiempo requerido para que el borde superior del menisco pase de la marca de regulación superior a la inferior.

En este caso la viscosidad se calcula multiplicando el tiempo del flujo por la constante de calibración del viscómetro (esta constante la proporciona el fabricante)

VISCÓMETRO DE CAIDA DE BOLA

Cuando un cuerpo cae en un fluido bajo la influencia de la gravedad, se acelera hasta que su peso queda balanceando por la fuerza de flotación y la fuerza de arrastre viscosa que actúa hacia arriba, esta velocidad se conoce como velocidad Terminal el viscómetro de caída de bola utiliza este principio, asiendo que una bola esférica caiga libremente a través del fluido y midiendo el tiempo requerido para que esta recorra una distancia conocida,

VISCOSÍMETRO ROTACIONAL ANALÓGICO

Instrumento de estructura compacta, de gran estabilidad en las medidas y alta exactitud y precisión, adecuado para lectura de viscosidades medias.
Tiene un amplio espectro de aplicación como puede ser la medida de la viscosidad en grasas, pinturas, industrias alimentarias, farmacéuticas, etc.

El principio de funcionamiento de equipo es muy simple, un cilindro o disco suspendido de un muelle de cobre-berilio gira mediante un motor sincrónico dentro del líquido muestra, quedando reflejada la lectura de la viscosidad en una escala incorporada en el disco.

VISCÓMETRO DE TAMBOR GIRATORIO

Mide la viscosidad utilizando la definición de viscosidad dinámica dada en la ecuación:

µ = τ/ (∆V/∆y)

Se hace girar el tambor exterior a una velocidad angular constante, (W), mientras el tambor interior se mantiene estacionario. Por consiguiente, el fluido que esta en contacto con el tambor giratorio tiene una velocidad lineal, V, conocida, mientras el fluido que esta en contacto con el tambor interior tiene una Velocidad 0.

Si conocemos ∆y de la muestra del fluido podemos calcular el termino ∆V/∆y en la ecuación. Se ponen en consideración especial al fluid0o que se encuentra en el fondo del tambor pues su velocidad no es uniforme en todos los puntos. Debido a la viscosidad del fluido, se presenta una fuerza de arrastre sobre la superficie del tambor interior que ocasiona el desarrollo de un troqué cuya magnitud puede medirse con un torquímetro sensible. La magnitud de dicho troqué es una medida de la tensión de corte, τ, del fluido. Así pues la viscosidad µ puede calcularse utilizando la ecuación.

Propiedades de la presión y sus unidades

La fuerza asociada a la presión en un fluido ordinario en reposo se dirige siempre hacia el exterior del fluido, por lo que debido al principio de acción y reacción, resulta en una compresión para el fluido, jamás una tracción.

La superficie libre de un líquido en reposo (y situado en un campo gravitatorio constante) es siempre horizontal. Eso es cierto solo en la superficie de la Tierra y a simple vista, debido a la acción de la gravedad constante. Si no hay acciones gravitatorias, la superficie de un fluido es esférica y, por tanto, no horizontal.

En los fluidos en reposo, un punto cualquiera de una masa líquida está sometida a una presión que es función únicamente de la profundidad a la que se encuentra el punto. Otro punto a la misma profundidad, tendrá la misma presión. A la superficie imaginaria que pasa por ambos puntos se llama superficie equipotencial de presión o superficie isobárica.

Unidades de Presión
	pascal (Pa)	bar (bar)	milibar (mbar)	atmósfera técnica (at)	atmósfera (atm)	torr (Torr)	libra-fuerza por pulgada cuadrada (psi)
1 Pa	≡ 1 N/m2	10−5	10−2	1,0197×10−5	9,8692×10−6	7,5006×10−3	145,04×10−6
1 bar	100.000	≡ 106 dyn/cm2	103	1,0197	0,98692	750,06	14,5037744
1 mbar	100	10−3	≡ hPa	0,0010197	0,00098692	0,75006	0,0145037744
1 at	98.066,5	0,980665	980,665	≡ 1 kgf/cm2	0,96784	735,56	14,223
1 atm	101325	1,01325	1.013,25	1,0332	≡ 1 atm	760	14,696
1 torr	133,322	1,3332×10−3	1,3332	1,3595×10−3	1,3158×10−3	≡ 1 Torr; ≈ mm Hg	19,337×10−3
1 psi	6,894×103	68,948×10−3	68,948	70,307×10−3	68,046×10−3	51,715	≡ 1 lbf/in2

Propiedades de la densidad y sus unidades

La densidad es la cantidad de masa por unidad de volumen de una sustancia

Las unidades de densidad son kilogramos por metro cúbico en el Sistema Internacional (SI) y slugs por pie cúbico en el Sistema Británico de Unidades.

Propiedades de gravedad específica y sus unidades

El peso específico es la cantidad de peso por unidad de volumen de una sustancia.

Las unidades del peso específico, son los newtons por metro cúbico (N/m3) en el SI y libras por pie cúbico (lb/pie3) en el Sistema Británico de Unidades.

Propiedades del peso específico y sus unidades

La gravedad especifica es el cociente de la densidad de una sustancia entre la densidad del agua a 4 °C, o, es el cociente del peso especifico de una sustancia entre el peso especifico del agua a 4 °C.

Estas definiciones de la gravedad específica se pueden expresar de manera matemática como:

Propiedades de la compresibilidad y sus unidades

es una propiedad de la materia a la cual se debe que todos los cuerpos disminuyan de volumen al someterlos a una presión o compresión determinada manteniendo constantes otros parámetros.

En general para un sistema estable, la compresibilidad es un número positivo, lo que significa que cuando se aumenta la presión sobre el sistema, este disminuye su volumen. El caso contrario se puede observar en sistemas inestables por ejemplo en un sistema químico cuando la presión inicia una explosión. Los sólidos a nivel molecular son muy difíciles de comprimir, ya que las moléculas que tienen los sólidos están muy pegadas y existe poco espacio libre entre ellas como para acercarlas sin que aparezcan fuerzas de repulsión fuertes. Esta situación contrasta con la de los gases los cuales tienen sus moléculas muy separadas y que en general son altamente compresibles bajo condiciones de presión y temperatura normales. Los líquidos bajo condiciones de temperatura y presión normales son también bastante difíciles de comprimir aunque presenta una pequeña compresibilidad mayor que la de los sólidos.