{"id":4948,"date":"2022-01-17T21:18:21","date_gmt":"2022-01-17T21:18:21","guid":{"rendered":"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/?p=4948"},"modified":"2022-02-08T18:26:53","modified_gmt":"2022-02-08T18:26:53","slug":"clase-digital-1-introduccion-a-la-mecanica-de-fluidos-y-propiedades-fundamentales","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/clase-digital-1-introduccion-a-la-mecanica-de-fluidos-y-propiedades-fundamentales\/","title":{"rendered":"Clase digital 1: Introducci\u00f3n a la mec\u00e1nica de fluidos y propiedades fundamentales"},"content":{"rendered":"\n\n\n<div class=\"wp-block-cover is-light\" style=\"min-height:284px;aspect-ratio:unset;\"><span aria-hidden=\"true\" class=\"has-background-dim-40 wp-block-cover__gradient-background has-background-dim\"><\/span><img decoding=\"async\" class=\"wp-block-cover__image-background wp-image-4956\" alt=\"\" src=\"data:image\/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP\/\/\/yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7\" data-src=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/01\/3240211.jpg\" style=\"object-position:52% 48%\" data-object-fit=\"cover\" data-object-position=\"52% 48%\" \/><noscript><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"1280\" height=\"851\" class=\"wp-block-cover__image-background wp-image-4956\" alt=\"\" src=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/01\/3240211.jpg\" style=\"object-position:52% 48%\" data-object-fit=\"cover\" data-object-position=\"52% 48%\" srcset=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/01\/3240211.jpg 1280w, https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/01\/3240211-300x199.jpg 300w, https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/01\/3240211-1024x681.jpg 1024w, https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/01\/3240211-768x511.jpg 768w, https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/01\/3240211-272x182.jpg 272w\" sizes=\"auto, (max-width: 1280px) 100vw, 1280px\" \/><\/noscript><div class=\"wp-block-cover__inner-container is-layout-flow wp-block-cover-is-layout-flow\">\n<p class=\"has-text-align-center has-base-3-color has-text-color has-large-font-size wp-block-paragraph\">Introducci\u00f3n a la mec\u00e1nica de fluidos y propiedades fundamentales<\/p>\n<\/div><\/div>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"introduccion\">Introducci\u00f3n<\/h2>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Bienvenido al curso de <strong>Mec\u00e1nica de Fluidos<\/strong> ofertado dentro de la Licenciatura de Ingenier\u00eda en Energ\u00edas Renovables. En esta primera clase se ahondar\u00e1 en los fundamentos b\u00e1sicos necesarios para la comprensi\u00f3n de la materia, iniciando por responder a la pregunta \u00bfqu\u00e9 es la mec\u00e1nica de fluidos? Adem\u00e1s, ahondaremos en las propiedades fundamentales requeridas para su an\u00e1lisis, los tipos de an\u00e1lisis y algunos conceptos clave que ya has estudiado en cursos previos. Sin m\u00e1s que a\u00f1adir, comencemos.<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"desarrollo-del-tema\">Desarrollo del tema <\/h2>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Partamos del hecho de que la palabra fluido se refiere a una cantidad de materia que presenta propiedades como la densidad, la viscosidad o conductividad; sumado a la palabra mec\u00e1nica; que hace referencia a una rama de la f\u00edsica encargada de estudiar el movimiento y equilibrio de los cuerpos, as\u00ed como de las fuerzas que los producen. As\u00ed, se puede inferir que la mec\u00e1nica de fluidos es el \u00e1rea de conocimiento encargada del estudio de las fuerzas que generan el movimiento y equilibrio de fluidos. Com\u00fanmente asociamos la diferencia entre s\u00f3lidos y fluidos a partir de que el s\u00f3lido puede resistir esfuerzos cortantes por una deformaci\u00f3n est\u00e1tica, mientras que el fluido no: los fluidos se mueven y deforman continuamente.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">En la naturaleza se conocen dos tipos de fluidos: l\u00edquidos (como agua) y gases (como aire); sin embargo, tambi\u00e9n, se pueden considerar fluidos a s\u00f3lidos en movimiento, ejemplo de ello es el flujo de arena a trav\u00e9s de una banda transportadora como un fluido. Todos los fluidos presentan caracter\u00edsticas intr\u00ednsecas importantes que impactan en su estudio, como la densidad y la viscosidad.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">En t\u00e9rminos simples, la densidad de un fluido, \ud835\udf46, es la relaci\u00f3n presente entre una cantidad de materia (cantidad de mol\u00e9culas) y el volumen que ocupa esta materia (un espacio definido). Cabe mencionar que esta propiedad es directamente dependiente de la temperatura en la que se encuentra la materia debido a sus movimientos intermoleculares. As\u00ed, para el caso del agua a condiciones de saturaci\u00f3n (10 \u00baC y 1 atm), la densidad del agua es de 999.98 kg\/m3, que para fines ingenieriles se aproxima a 1000 kg\/m3. A medida que se aumenta la temperatura del agua, la densidad se ve reducida y viceversa.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Te invito a ver el siguiente video referente a la densidad para aclarar este concepto:<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-embed is-type-video is-provider-youtube wp-block-embed-youtube wp-embed-aspect-16-9 wp-has-aspect-ratio\"><div class=\"wp-block-embed__wrapper\">\n<iframe loading=\"lazy\" title=\"Experimentores: Aprende sobre la densidad de los cuerpos\" width=\"1200\" height=\"675\" src=\"https:\/\/www.youtube.com\/embed\/R2bzsxSFYac?feature=oembed\" frameborder=\"0\" allow=\"accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture\" allowfullscreen><\/iframe>\n<\/div><\/figure>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Por otra parte, la viscosidad de un fluido se divide en dos tipos:<\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\"><li>Viscosidad din\u00e1mica: \ud835\udf41<\/li><li>Viscosidad cinem\u00e1tica: \ud835\udf42.<\/li><\/ul>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Para el primer caso, esta propiedad representa la relaci\u00f3n entre el esfuerzo cortante y un gradiente de velocidad, lo cual permite que las mol\u00e9culas de un fluido permanezcan unidas evitando la dispersi\u00f3n. Por otra parte, la viscosidad cinem\u00e1tica se determina como la relaci\u00f3n entre la viscosidad din\u00e1mica y la densidad del fluido ( \ud835\udf41 \/ \ud835\udf46 ). Para el caso del agua (fluido en fase l\u00edquida) a condiciones est\u00e1ndar (20\u00baC, 1 atm), la \ud835\udf41 es 1.009&#215;10-3 kg\/m-s, y \ud835\udf42 es 1.011&#215;10-6 m2\/s. A medida que la temperatura del fluido aumente, ambas viscosidades se ven reducidas. Sin embargo, para el caso del aire (fluido en fase gaseosa) a las mismas condiciones est\u00e1ndar, \ud835\udf41 es 1.81&#215;10-6 kg\/m-s, y \ud835\udf42 es 1.51&#215;10-6 m2\/s y, a medida que la temperatura aumenta, ambas viscosidades se ven aumentadas. Este comportamiento invita a pensar que existe una diferencia del comportamiento de la viscosidad con respecto a la temperatura al incrementar en los l\u00edquidos cuando \u00e9sta aumenta y viceversa, para el caso de los gases. Adem\u00e1s, la viscosidad din\u00e1mica en los l\u00edquidos es mucho mayor que en los gases.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Existen dos conceptos altamente asociados a la mec\u00e1nica de fluidos: la <strong>presi\u00f3n <\/strong>y la <strong>velocidad<\/strong>. La presi\u00f3n se define como la relaci\u00f3n que existe entre una fuerza aplicada de forma perpendicular sobre una superficie dada; as\u00ed, un fluido est\u00e1tico genera presi\u00f3n sobre una compuerta de una represa debido a la fuerza que contiene gracias a su densidad. Por otra parte, un fluido en movimiento genera una presi\u00f3n sobre las paredes de una tuber\u00eda que lo transporta debido a la fuerza que genera como resultado de su inercia (densidad) y velocidad. As\u00ed, se conocen varios tipos de presiones, tales como la absoluta, la manom\u00e9trica o la presi\u00f3n de vac\u00edo, etc.<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image size-large\"><img decoding=\"async\" src=\"data:image\/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP\/\/\/yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7\" data-src=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/01\/1eDGtLmxcgBvTVRa_i8m58O3Oda690Mmp-1024x565.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-4951\" \/><noscript><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"1024\" height=\"565\" src=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/01\/1eDGtLmxcgBvTVRa_i8m58O3Oda690Mmp-1024x565.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-4951\" srcset=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/01\/1eDGtLmxcgBvTVRa_i8m58O3Oda690Mmp-1024x565.png 1024w, https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/01\/1eDGtLmxcgBvTVRa_i8m58O3Oda690Mmp-300x166.png 300w, https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/01\/1eDGtLmxcgBvTVRa_i8m58O3Oda690Mmp-768x424.png 768w, https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/01\/1eDGtLmxcgBvTVRa_i8m58O3Oda690Mmp-1536x848.png 1536w, https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/01\/1eDGtLmxcgBvTVRa_i8m58O3Oda690Mmp.png 1680w\" sizes=\"auto, (max-width: 1024px) 100vw, 1024px\" \/><\/noscript><figcaption>Fuente: Documentos T\u00e9cnicos: Instrumentaci\u00f3n industrial &#8211; Medici\u00f3n de la presi\u00f3n.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">A la presi\u00f3n absoluta se le denomina tambi\u00e9n presi\u00f3n est\u00e1tica debido a que no incorpora efectos din\u00e1micos (velocidades de fluidos) y que, sumado a la presi\u00f3n din\u00e1mica:<\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-image\"><figure class=\"aligncenter size-full\"><img decoding=\"async\" src=\"data:image\/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP\/\/\/yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7\" data-src=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/01\/p.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-4952\" \/><noscript><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"399\" height=\"238\" src=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/01\/p.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-4952\" srcset=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/01\/p.png 399w, https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/01\/p-300x179.png 300w\" sizes=\"auto, (max-width: 399px) 100vw, 399px\" \/><\/noscript><\/figure><\/div>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Se obtiene la presi\u00f3n de estancamiento que describe completamente a un fluido en movimiento:<\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-image\"><figure class=\"aligncenter size-full is-resized\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"data:image\/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP\/\/\/yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7\" data-src=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/01\/OCDj8eE2e_KJ7NYS_3TFe2NFBOAa3sRkf.jpg\" alt=\"\" class=\"wp-image-4953\" width=\"260\" height=\"34\" \/><noscript><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/01\/OCDj8eE2e_KJ7NYS_3TFe2NFBOAa3sRkf.jpg\" alt=\"\" class=\"wp-image-4953\" width=\"260\" height=\"34\" \/><\/noscript><\/figure><\/div>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Te invito a ver los siguientes videos para una mejor comprensi\u00f3n de estos conceptos:<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-embed is-type-video is-provider-youtube wp-block-embed-youtube wp-embed-aspect-16-9 wp-has-aspect-ratio\"><div class=\"wp-block-embed__wrapper\">\n<iframe loading=\"lazy\" title=\"Presi\u00f3n atmosf\u00e9rica - Proyecto G\" width=\"1200\" height=\"675\" src=\"https:\/\/www.youtube.com\/embed\/d7xvPQMrMdo?feature=oembed\" frameborder=\"0\" allow=\"accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture\" allowfullscreen><\/iframe>\n<\/div><\/figure>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-embed is-type-video is-provider-youtube wp-block-embed-youtube wp-embed-aspect-16-9 wp-has-aspect-ratio\"><div class=\"wp-block-embed__wrapper\">\n<iframe loading=\"lazy\" title=\"La Ciencia de la Presi\u00f3n - Proyecto G\" width=\"1200\" height=\"675\" src=\"https:\/\/www.youtube.com\/embed\/SFcLbAe1P1w?feature=oembed\" frameborder=\"0\" allow=\"accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture\" allowfullscreen><\/iframe>\n<\/div><\/figure>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-embed is-type-video is-provider-youtube wp-block-embed-youtube wp-embed-aspect-16-9 wp-has-aspect-ratio\"><div class=\"wp-block-embed__wrapper\">\n<iframe loading=\"lazy\" title=\"TUBO PITOT - Fluidos en Movimiento.\" width=\"1200\" height=\"675\" src=\"https:\/\/www.youtube.com\/embed\/ymGoKTbdkgA?feature=oembed\" frameborder=\"0\" allow=\"accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture\" allowfullscreen><\/iframe>\n<\/div><\/figure>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Finalmente y como se mencion\u00f3 anteriormente, la velocidad es el otro concepto clave en la mec\u00e1nica de fluidos. Este concepto hace \u00e9nfasis en una distribuci\u00f3n espacio-tiempo de las propiedades del fluido a fin de determinar la trayectoria individual de las part\u00edculas o del sistema. Cabe mencionar que se tienen dos puntos de vista diferentes para el an\u00e1lisis de problemas mec\u00e1nicos en general:<\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\"><li>An\u00e1lisis Euleriano<\/li><li>An\u00e1lisis Lagrangiano<\/li><\/ul>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Para el caso de la mec\u00e1nica de fluidos, el an\u00e1lisis Euleriano es el m\u00e1s adecuado, ya que se centra en el campo del flujo, esto es, el campo de velocidades y presiones como una funci\u00f3n del entorno y el tiempo:<\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-image\"><figure class=\"aligncenter size-full\"><img decoding=\"async\" src=\"data:image\/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP\/\/\/yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7\" data-src=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/01\/N_mEl1_84PPtst2S_6fzDZ0vfVKcn-psk.jpg\" alt=\"\" class=\"wp-image-4954\" \/><noscript><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"142\" height=\"40\" src=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/01\/N_mEl1_84PPtst2S_6fzDZ0vfVKcn-psk.jpg\" alt=\"\" class=\"wp-image-4954\" \/><\/noscript><\/figure><\/div>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Dentro de un medio continuo representado por un volumen de control definido.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Caso contrario es el an\u00e1lisis Lagrangiano, que solo se centra en el movimiento de una part\u00edcula individual a trav\u00e9s del flujo. Para un fluido compuesto por millones de mol\u00e9culas, se requiere un mismo n\u00famero de ecuaciones a fin de poder describir el movimiento de cada una de las part\u00edculas. As\u00ed, la velocidad de un fluido est\u00e1 dada por un vector definido por las velocidades presentes en cada una de las direcciones dentro de un marco de referencia (coordenadas rectangulares, esf\u00e9ricas o cil\u00edndricas) y dependientes del tiempo. A partir de este campo de velocidades y en conjunci\u00f3n con la geometr\u00eda del sistema de estudio, las propiedades del fluido y la Ley de conservaci\u00f3n de masa se puede determinar el caudal de una l\u00ednea de corriente, as\u00ed como el flujo m\u00e1sico de la misma.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Te invito a revisar los siguientes videos para comprender a profundidad los conceptos revisados:<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-embed is-type-video is-provider-youtube wp-block-embed-youtube wp-embed-aspect-16-9 wp-has-aspect-ratio\"><div class=\"wp-block-embed__wrapper\">\n<iframe loading=\"lazy\" title=\"\u00bfCU\u00c1LES SON LOS ENFOQUES QUE DESCRIBEN EL MOVIMIENTO DE UN FLUIDO? - LAGRANGIANO Y EULERIANO\" width=\"1200\" height=\"675\" src=\"https:\/\/www.youtube.com\/embed\/Kg_u-qbjGZI?feature=oembed\" frameborder=\"0\" allow=\"accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture\" allowfullscreen><\/iframe>\n<\/div><\/figure>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-embed is-type-video is-provider-youtube wp-block-embed-youtube wp-embed-aspect-16-9 wp-has-aspect-ratio\"><div class=\"wp-block-embed__wrapper\">\n<iframe loading=\"lazy\" title=\"\u00bfC\u00f3mo calcular el caudal y la velocidad en una tuber\u00eda? (Muy b\u00e1sico)\" width=\"1200\" height=\"675\" src=\"https:\/\/www.youtube.com\/embed\/SFZ7jcvbl8E?feature=oembed\" frameborder=\"0\" allow=\"accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture\" allowfullscreen><\/iframe>\n<\/div><\/figure>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Revisa m\u00e1s a detalle en la literatura Fluid Mechanics, F.M. White, p\u00e1ginas 3 a la 35 (Clase 1.pdf).<\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-buttons is-horizontal is-content-justification-center is-layout-flex wp-container-core-buttons-is-layout-7d812b4c wp-block-buttons-is-layout-flex\">\n<div class=\"wp-block-button\"><a class=\"wp-block-button__link has-accent-background-color has-background\" href=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/01\/Clase-1.pdf\">Ver documento<\/a><\/div>\n<\/div>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"conclusion\">Conclusi\u00f3n <\/h2>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">En esta clase definimos la mec\u00e1nica de fluidos como la rama que permite determinar el comportamiento de los fluidos en condiciones din\u00e1micas y est\u00e1ticas. Adem\u00e1s, definimos c\u00f3mo este tipo de an\u00e1lisis se basa en propiedades fundamentales de los fluidos tales como la presi\u00f3n, la velocidad, la temperatura, la densidad y viscosidad. Dependiendo del tipo de an\u00e1lisis se pueden observar diferentes comportamientos de estas propiedades. El an\u00e1lisis Euleriano es el tipo de an\u00e1lisis m\u00e1s usado en la mec\u00e1nica de fluidos, ya que permite definir el comportamiento de un fluido como un \u201ctodo\u201d dentro de un volumen de control definido. Continuamos en la siguiente clase, no olvides realizar tus consignas.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Introducci\u00f3n Bienvenido al curso de Mec\u00e1nica de Fluidos ofertado dentro de la Licenciatura de Ingenier\u00eda en Energ\u00edas Renovables. En esta primera clase se ahondar\u00e1 en los fundamentos b\u00e1sicos necesarios para la comprensi\u00f3n de la materia, iniciando por responder a la pregunta \u00bfqu\u00e9 es la mec\u00e1nica de fluidos? 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