Download - fluidos ideales, conceptos básicos
Variable Símbolo Unidad
Masa, longitud, tiempo m, l, t Kg. Fuerza F N Velocidad lineal V m/s Aceleración lineal a m/s2 Aceleración gravedad g m/s2 Caudal o flujo Volumétrico Q m3/s Caudal unitario q m2/s Presión p Pa Densidad r Kg/m3 Viscosidad dinámica m Pa.s Viscosidad cinemática v m2/s Tensión superficial s N/m
Qué queremos saber de la Mecánica de Fluidos:
• Definir y aplicar los conceptos de densidad y presión de fluido para resolver problemas físicos.
• Entender los conceptos de presiones absoluta, manométrica y atmosférica.
• Entender la ley de Pascal y sus aplicaciones.
• Entender el principio de Arquímedes para resolver problemas físicos.
Densidad
2 kg, 4000 cm3
Madera
Plomo: 11,300 kg/m3
Madera: 500 kg/m3
45.2 kg 4000 cm3
Plomo
Mis
mo
volu
men
177 cm3
2 kg Plomo Misma masa
Vmρ
volumenmasaDensidad == ;
Ejemplo 1: La densidad del acero es 7800 kg/m3. ¿Cuál es el volumen de un bloque de acero de 4 kg?
4 kg 3
4 kg; 7800 kg/m
m mVV
ρρ
= = =
V = 5.13 x 10-4 m3
¿Cuál es la masa si el volumen es 0.046 m3?
3 3(7800 kg/m )(0.046 m );m Vρ= =
m = 359 kg
Gravedad específica La gravedad específica ρr de un material es la razón de su densidad a la densidad del agua (1000 kg/m3).
Acero (7800 kg/m3) ρr = 7.80
Latón (8700 kg/m3) ρr = 8.70
Madera (500 kg/m3) ρr = 0.500
Ejemplos:
31000 kg/mx
rρρ =
Presión La presión es la razón de una fuerza F al área A sobre la que se aplica:
A = 2 cm2
1.5 kg
P = 73,500 N/m2
AFP ;
ÁreaFuerzaPresión ==
La unidad de presión (pascal):
Una presión de un pascal (1 Pa) se define como una fuerza de un newton (1 N) aplicada a una área de un metro cuadrado (1 m2).
21 Pa = 1 N/mPascal:
En el ejemplo anterior la presión fue de 73,500 N/m2. Esto se debe expresar como:
P = 73,500 Pa
TIPOS DE PRESIÓN a) Presión atmosférica: Es la presión ejercida por el
aire en cualquier punto de la atmosfera. b) Presión Manométrica: Es aquella presión que se
mide a través de un manómetro en circuitos o sistemas cerrados. Es decir, no se considera la presión atmosférica; estas pueden ser positivas o negativas (vacío)
c) Presión absoluta: Es la diferencia que hay entre la presión atmosférica y manométrica.
Orden de magnitud de P (pascal):
Patm= 101325 Pa = 101,325 kPa
76 mm Hg
PRESIÓN ATMOSFÉRICA.
PRESIÓN ATMOSFÉRICA Y ALTURA
Presión (milibares)
0 200 400 600 800 1000
28
24
20
16
12
8
4
Altu
ra (k
ilóm
etro
s)
Pres
ión
norm
al a
l niv
el d
el m
ar
BARÓMETRO DE CUBETA
• La presión atmosférica es la fuerza por unidad de superficie ejercida por la masa de aire atmosférico sobre la tierra. El barómetro es su instrumento de medida.
Everest 8845 m
760 mm Presión
atmosférica
Presión del mercurio
Mercurio Vacío
• A nivel del mar, la columna de mercurio sube hasta 760 mm de promedio, equivalente a una presión de 1024 milibares (mb)
Orden de magnitud de P (pascal):
Patm= 101325 Pa = 101,325 kPa
𝑃 =𝐹𝐴
= 𝑚𝑚𝐴
=𝜌𝑉𝑚𝐴
𝜌.𝐴.ℎ.𝑔𝐴
= 𝜌. ℎ.𝑚 P = 𝜌. ℎ.𝑚
101325 Pa = 1000𝑘𝑚𝑚3 .
9,8𝑚𝑠2
.ℎ
ℎ = 10,34 𝑚
ℎ=
10,3
4 𝑚
La presión atmosférica es debida a las fuerzas de atracción entre las masa de la Tierra y la masa de aire (la misma fuerza que has estudiado anteriormente).
Presión atmosférica
Esta columna de aire tiene una masa de 10300 kg
𝑃 = 𝐹.𝐴 = 10300 𝑘𝑚 ∗ 9,8𝑚𝑠∗ 1 𝑚2 = 101 𝑘𝑃𝑘
Cómo lo sé? Pues porque
Presión Manométrica (Pg) • La presión manométrica indica la presión
en exceso a la presión atmosferica • Presión manométrica cero es igual a la
presión atmosférica • En los cálculos con las fórmulas se usan
presiones absolutas Pa = Pg + 1 atmósfera
• Aunque en realidad 1 atmósfera es igual a 1.013 bar, se asume que 1 atmósfera es igual a 1 bar
Presiones Bajas
Presiones típicas
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
10 11 12 13 14 15 16 17
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
10 11 12 13 14 15 16
Pre
sión
abs
olut
a b
ar a
Pre
sión
man
omét
rica
bar
g
Vacío atmósfera
Rango extendido de presiones
Unidades de Presión • 1 Pascal = 1 N / m2 • 1 bar = 100,000 Pascal • 1 bar = 10 N / cm2
Si se usan libras por pulgada cuadrada (psi)
1 psi = 68.95 mbar 14.5 psi = 1bar
Unidades de Presión • 1 bar = 100000 N/m2 • 1 bar = 100 kPa • 1 bar = 14.50 psi (100 psi = 6.9 bar) • 1 bar = 10197 kgf/m2 • 1 mm Hg = 1.334 mbar aprox. • 1 mm H2O = 0.0979 mbar aprox.
• 1/10 bar (10,000 Pa) es aprox. lo más fuerte que una
persona promedio puede soplar