MECÁNICA DE FLUIDOS

Agapito Angel

INTRODUCCIÓN :

Los albañiles usan un herramienta llamada nivel que es utilizado para corroborar la horizontalidad o
verticalidad de un elemento.Esto es posible,ya que dentro de un pequeño tubo o manguera transparente
aparece una burbuja la cual debe ubicarse justo en el mostrando de esa manera su equilibrio.Este es uno
de los principios estudiados por la mecánica de fluidos la cual se encarga de estudiar las leyes del
movimiento de fluidos y sus procesos de interacción con los cuerpos sólidos.A continuación veremos la
definición y propiedades de los fluidos.

¿Qué es un fluido?

Un fluido es un conjunto de partículas que se mantienen unidas entre sí por fuerzas cohesivas débiles y
las paredes de un recipiente; el término engloba a los líquidos y los gases. La característica fundamental
de los fluidos es la denominada fluidez. Un fluido cambia de forma de manera continua cuando está
sometido a un esfuerzo cortante, por muy pequeño que sea éste, es decir, un fluido no es capaz de
soportar un esfuerzo cortante sin moverse durante ningún intervalo de tiempo. Unos líquidos se
moverán más lentamente que otros, pero ante un esfuerzo cortante se moverán siempre. La medida de
la facilidad con que se mueve vendrá dada por la viscosidad que se trata más adelante, relacionada con
la acción de fuerzas de rozamiento. Por el contrario en un sólido se produce un cambio fijo γ para cada
valor de la fuerza cortante aplicada. En realidad algunos sólidos pueden presentar en cierto modo
ambos comportamientos, cuando la tensión aplicada está por debajo de un cierto umbral presenta el
comportamiento habitual, mientras que por encima de un cierto umbral el sólido puede plastificar,
produciéndose una deformación más continua para una fuerza fija, de forma parecida a como ocurre
en un fluido. Esto es precisamente lo que ocurre en la zona de fluencia. Si la fuerza persiste, se llega a la
rotura del sólido. Así, mientras que un sólido experimenta un desplazamiento definido (o se rompe por
completo) bajo la acción de una fuerza cortante, en los fluidos pequeñas fuerzas producen grandes
deformaciones no elásticas (en general no se recupera la forma) a volumen constante, que se realizan
de forma continua. Mientras que para un sólido bajo una fuerza cortante constante se alcanza un
ángulo de deformación determinado y constante, en un fluido debemos hablar de una velocidad de
deformación constante o no, ya que la deformación se produce de forma continua.

A) CLASIFICACIÓN DE LOS FLUIDOS  

Gases. Los gases presentan una gran compresibilidad, que influye sobre las características del flujo, ya
que tanto el volumen como la densidad varían con facilidad. En el caso de los gases el movimiento
térmico vence a las fuerzas atractivas y, por tanto tienden a ocupar todo el volumen del recipiente que
los contiene.

Líquidos. En el caso de los líquidos, por el contrario, la compresibilidad es muy débil. Esto es debido a
que las fuerzas atractivas entre las moléculas del líquido vencen al movimiento térmico de las mismas,
colapsando las moléculas y formando el líquido. Al contrario que en el caso de los gases, que tendían a
ocupar todo el volumen que los contiene, los líquidos tienden a formar una superficie libre. La noción
de compresibilidad dada es la correspondiente a la estática de fluidos.

B) PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS

Densidad (ρ): Se define como la masa por unidad de volumen. Sus unidades en el sistema internacional
son  [kg/m3].

Peso específico (γ): El peso específico se define como el peso por unidad de volumen. En el sistema
internacional sus unidades son [N/m3].

Volumen específico (v): Se denomina volumen específico al volumen ocupado por la unidad de masa.

Viscosidad: la viscosidad refleja la resistencia al movimiento del fluido y tiene un papel análogo al del
rozamiento en el movimiento de los sólidos. La viscosidad está siempre presente en mayor o menor
medida tanto en fluidos compresibles como incompresibles, pero no siempre es necesario tenerla en cuenta.

Presión: La presión en un punto se define como el valor absoluto de la fuerza por unidad de superficie a
través de una pequeña superficie que pasa por ese punto y en el sistema internacional su unidad es el Pascal
(1 Pa=1 N/m2 ). Mientras que en el caso de los sólidos en reposo, las fuerzas sobre una superficie pueden
tener cualquier dirección, en el caso de los fluidos en reposo la fuerza ejercida sobre una superficie debe ser
siempre perpendicular a la superficie, ya que si hubiera una componente tangencial, el fluido fluirá. En el caso
de un fluido en movimiento, si éste es no viscoso tampoco aparecen componentes tangenciales de la fuerza,
pero si se trata de un fluido viscoso sí que aparecen fuerzas tangenciales de rozamiento.

Compresibilidad: Se caracteriza por el coeficiente de compresibilidad, κ, definido como

κ = − 1/ V dV dp

Que representa la disminución relativa del volumen por unidad de aumento de presión.

Dilatación térmica: Se caracteriza por el coeficiente de dilatación de volumen, que representa el aumento
relativo del volumen producido por un aumento de la temperatura, y está definida como

αV = 1/V .dV /dT

Donde V es el volumen inicial del líquido. Sus unidades son de inversa de grados [K−1] o [◦C −1] y depende de
la forma en que realiza el proceso.

Referencias:

1.Domingo,A. M.(2011).Apuntes de Mecanica de Fluidos.Recuperado de http://oa.upm.es/6531/1/amd-apuntes
-fluidos.pdf

2. Darcy, H., Les Fontaines Publiques de la Ville de Dijon. Dalmont, París, 1856.

3.Chereque Moran,W.(1987).Mecánica de Fluidos I .Recuperado de

http://repositorio.pucp.edu.pe/index/bitstream/handle/123456789/28692/mecanica_fluidos.pdf