Glosario AndreaCordero

UNIVERSIDAD YACAMBÚ
VICERRECTORADO ACADÉMICO
FACULTAD DE INGENIERÍA
GLOSARIO
Elaborado por:
Andrea Cordero, III-151-00285V
Cabudare, septiembre 2023.

Definición de mecánica de los fluidos:
La ciencia de la ingeniería de mecánica de fluidos se ha desarrollado gracias al

entendimiento de las propiedades de los fluidos, a la aplicación de las leyes básicas de
la mecánica y la termodinámica, y una base experimental. Sabemos que la mecánica
es la ciencia que estudia los problemas de movimiento o desequilibrio de cuerpos
materiales, y sus interacciones mutuas.
La mecánica se divide en tres ramas:
- Estática: estudia las leyes de composición de fuerzas y el equilibrio.
- Cinemática: trata las propiedades geométricas del movimiento de cuerpos.
- Dinámica: estudia las leyes del movimiento bajo la acción de fuerzas.
Características físicas del estado fluido:
Continuo: es un medio hipotético que reemplaza la estructura molecular real de un

fluido, de tamaño grande respecto de la distancia intermolecular.
Fluido: es una sustancia que se deforma continuamente cuando se somete a

esfuerzos cortantes, sin importar que tan pequeños sean. Sabemos que un esfuerzo es
la fuerza por unidad de área, y el esfuerzo de corte es la fuerza paralela a una
superficie, distribuida en toda la superficie, dividido por dicha área.
Características de un fluido:
- Puede fluir
- Cambia de forma
- No resiste fuerzas tangenciales
- Puede ser liquido o gas

Ley de la viscosidad de Newton:
Consideramos ahora una sustancia fluida entre dos placas paralelas muy cercanas y
grandes (no hay efecto de borde), una fija y otra móvil a la cual se le aplica una fuerza
tangencial a la superficie, por tanto, hay un esfuerzo de corte. SI la sustancia es un
fluido la placa se moverá con cierta velocidad permanente. El fluido en inmediato
contacto con la pared solida tiene idéntica velocidad (por lo tanto, no hay
deslizamiento).
El fluido en el área äbcd¨ fluye al área äbć´d¨ cada una de las partículas del fluido se
mueve paralelamente a la placa y la velocidad u varia uniformemente desde u=0 (placa
fija) hasta u=U en la placa superior. La experimentación demuestra que la fuerza
tangencial F es directamente proporcional a la velocidad y al área, e inversamente
proporcional t (espacio de separación entreplacas), entonces:
𝐹 = 𝜇 𝐴. 𝑈/𝑡
Donde μ es la viscosidad dinámica o absoluta, y es la constante, distinta para cada

fluido. Además 𝜏 = 𝐹/𝐴 𝑒𝑛𝑡𝑜𝑛𝑐𝑒𝑠 𝜏 = 𝜇.𝑈/𝑡
Siendo U/t la velocidad angular de la línea äb¨ o tasa de deformación angular del
fluido.
Por último, en forma diferencial: 𝝉 = 𝝁 𝒅𝒖/𝒅𝒚 ecuación que se conoce como “Ley de
viscosidad de Newton” siendo du/dy el gradiente de velocidad (relación entre velocidad
de una capa y la velocidad de una capa adyacente).
Fluidos Newtonianos y No Newtonianos:
Los primeros son lo que cumplen la ley de viscosidad de Newton por lo tanto presentan
una relación lineal entre el esfuerzo de corte aplicado y la correspondiente velocidad de
deformación resultante (los gases y líquidos más comunes tienden a ser fluidos
newtonianos, por ejemplo, el aire, el agua y el aceite).
Los fluidos no newtonianos no presentan relación lineal entre el esfuerzo de corte y la

tasa de deformación. Ciertos gases en su punto crítico y líquidos pesados se
comportan como no newtonianos. Una sustancia tixotrópica (tintas) tiene una
viscosidad dependiente de la tasa de deformación angular.
Fluido ideal, es un fluido incompresible (ρ=cte) y no viscoso (μ=0), por lo tanto el

esfuerzo de corte τ = 0, sin importar el movimiento del fluido.
Viscosidad:
- Viscosidad absoluta (μ),
es aquella propiedad del fluido mediante la cual este ofrece resistencia al esfuerzo de
corte (para una tasa de deformación dada, si aumenta μ, entonces τ debe ser mayor),
por ejemplo, la brea es un fluido altamente viscoso y el agua no. Para líquidos si
aumenta la temperatura, disminuye μ, y para un gas si aumenta la temperatura por el
contrario aumenta μ. Esto es pues la resistencia al corte de un fluido depende de su
cohesión y de la tasa de transferencia de momentum molecular.
Liquido: tiene muchas moléculas (más que un gas) por lo que las fuerzas de cohesión
son mayores y como la cohesión disminuye con la temperatura, entonces disminuye μ
cuando aumenta T.
Gas: tiene muy baja cohesión por la tanto la resistencia al corte se debe a la tasa de
momentum molecular. Como los movimientos moleculares aumentan con la

temperatura, entonces aumenta la cantidad de movimiento, aumenta μ con el aumento
de T. Para presiones ordinarias, μ solo varia con T, para grandes presiones μ=fc(P,T).
Estática de los fluidos: un fluido en reposo (o en movimiento de manera que no existe
movimiento relativo de una capa respecto a la capa adyacente), no habrá esfuerzos de
cortes aparentes y no tendrá viscosidad, pues obviamente no hay gradiente de

velocidad en la dirección y (du/dy=0). Por lo tanto, como no hay esfuerzos tangenciales
solo actúan en la superficie esfuerzos normales (presión).
- Viscosidad cinemática, ν: muy utilizada en la técnica, es la relación entre la

viscosidad absoluta y la densidad: 𝑣 = 𝜇/𝜌
Densidad y volumen específico:
La densidad de un fluido se define como su masa por unidad de volumen, la densidad en un

punto será la masa de su volumen cuando en el límite este dV tienda a cero. 𝜌 = 𝑑𝑚/𝑑𝑉
El volumen específico es el inverso de la densidad 𝑣̅ = 1/𝜌
La densidad varía muy poco con la temperatura y la presión en líquidos, no así en gases que
son muy sensibles a cambios de P-T.
Peso específico y densidad relativa:
El peso específico de un fluido se define como su peso por unidad de volumen. Este cambia
con la localización ya que depende de la gravedad. Por lo tanto, 𝛾 = 𝜌 𝑔
𝛾 = 𝑑𝐺/𝑑𝑉 = 𝑑𝑚 𝑔/𝑑𝑉 = 𝜌 𝑔
La densidad relativa de una sustancia es la relación entre su peso específico (o densidad),

el peso específico de un volumen igual de agua (o densidad del agua) en condiciones
estándar.
𝑆 = 𝜌𝑟 = 𝛾𝑟
Clasificación de los fluidos:
Líquidos: no pueden soportar esfuerzos de tracción por que se vaporizarían. Con

frecuencia los líquidos pueden soportar una fuerza de compresión considerable con un
pequeño o ningún cambio observable de su densidad. No existen relaciones universales
entre la P y ρ, para líquidos.
Gases: los gases responden a cambios en la presión. Existe una relación universal entre la P
y la ρ:
𝑃 𝑣̅ = 𝑅 𝑇 𝐸𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑒𝑠𝑡𝑎𝑑𝑜
𝑃 𝑉 = 𝑛 𝑅 𝑇 𝑦 𝑃 𝑉/𝑚 = (𝑅/𝑀) 𝑇
𝑠𝑖𝑒𝑛𝑑𝑜 𝑅 = 𝑅 𝑀 𝑙𝑎 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑈𝑛𝑖𝑣𝑒𝑟𝑠𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑙𝑜𝑠 𝐺𝑎𝑠𝑒𝑠 (8312 𝐽 /𝑘𝑔°𝐾 𝑜 0,082 𝑙 𝑎𝑡𝑚/°𝐾 𝑚𝑜𝑙
𝑃 𝑉 = 𝑅 𝑇 𝑜 𝑃 = 𝜌 𝑅 𝑇 (𝐺𝑎𝑠𝑒𝑠 𝐼𝑑𝑒𝑎𝑙𝑒𝑠)
𝑜 𝑎𝑔𝑟𝑒𝑔𝑎𝑛𝑑𝑜 𝑒𝑙 𝑓𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒𝑠𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑍 𝑃 𝑉 = 𝑍 𝑅 𝑇 (𝐺𝑎𝑠𝑒𝑠 𝑅𝑒𝑎𝑙𝑒𝑠)
Los gases reales por debajo de la presión crítica y por encima de la temperatura critica
tienden a obedecer la ley del gas perfecto, la cual incluye la ley de Boyle (P V = cte, para
T=cte), incluye la ley de Charles Gay Lussac (P=cte entonces aumenta V linealmente con T.
Si v =cte P aumenta linealmente con T), incluye la hipótesis de Avogadro (1 mol=
6,022.1023 partículas).
Medición de la viscosidad:
La viscosidad puede medirse de tres formas (entre otras):
1- Mediante la ley de la viscosidad de Newton
2- Mediante la ecuación de Hagen-Poiseuille
3- Mediante métodos que requieren calibración con fluidos de viscosidad conocida
Viscosímetros rotacionales: recordamos la ley de Newton τ = µ du/dy por lo tanto para
determinar µ debemos obtener τ y du/dy (esfuerzo de corte y gradiente de velocidad).

Utilizamos el viscosímetro Stormer, de cilindros concéntricos: por medio de uno de los
cilindros que gira con velocidad conocida con respecto al otro cilindro de referencia en
reposo se determina du/dy.
Luego midiendo el torque sobre el cilindro en reposo, se puede calcular el esfuerzo de

corte, τ.
Entonces:
𝑑𝑢/𝑑𝑦 = 2𝜋 𝑟2/60𝑁𝑏 𝑠𝑖𝑒𝑛𝑑o 𝑏 ≪ 𝑟2 , 𝜏 = 𝑇𝑐/𝜋𝑟12 ℎ 𝑒𝑛𝑡𝑜𝑛𝑐𝑒𝑠 𝝁 = 𝟏𝟓 𝑻𝒄 𝒃/𝝅𝟐 𝒓𝟏𝟐 𝒓𝟐 𝒉 𝑵
Tensión superficial:
En la interfase liquido-gas o liquido-liquido (no miscibles) se forma una película en el

líquido debido a la atracción de moléculas de líquido por debajo de la superficie. Esta capa
se debe a la existencia de cierta energía superficial (W/A). Entonces la tensión superficial
es la fuerza de tensión requerida para formar esa película.
Energía superficial por el área de la película. Por ejemplo, agua a 20°C y 1 atm posee una
tensión superficial σ= 0,074 N/m o J/m2.
La acción de la tensión superficial es incrementar la presión dentro de una pequeña gota de

radio r o dentro de un pequeño chorro de líquido.
𝑃𝑖𝑛𝑡 𝜋 𝑟 2 = 2 𝜋 𝑟 𝜎 𝑒𝑛𝑡𝑜𝑛𝑐𝑒𝑠 𝑃𝑖𝑛𝑡 = 𝜎/𝑟
Vemos que la presión interna se incrementa para radios pequeños.
Un líquido que moja un sólido tiene mayor adhesión que cohesión, por lo tanto, la acción de
la tensión superficial hace que el líquido suba dentro de tubos capilares verticales y
parcialmente sumergidos en él. Entonces conocidos el ángulo de contacto entre el liquido y
el sólido, y la altura capilar, se determina σ.

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La ciencia de la ingeniería de mecánica de fluidos se ha desarrollado gracias al

La mecánica se divide en tres ramas:

- Estática: estudia las leyes de composición de fuerzas y el equilibrio.

- Cinemática: trata las propiedades geométricas del movimiento de cuerpos.

- Dinámica: estudia las leyes del movimiento bajo la acción de fuerzas.

Características físicas del estado fluido:

Continuo: es un medio hipotético que reemplaza la estructura molecular real de un

Fluido: es una sustancia que se deforma continuamente cuando se somete a

- No resiste fuerzas tangenciales

- Puede ser liquido o gas

Donde μ es la viscosidad dinámica o absoluta, y es la constante, distinta para cada

Fluidos Newtonianos y No Newtonianos:

Los fluidos no newtonianos no presentan relación lineal entre el esfuerzo de corte y la

Fluido ideal, es un fluido incompresible (ρ=cte) y no viscoso (μ=0), por lo tanto el

- Viscosidad absoluta (μ),

momentum molecular. Como los movimientos moleculares aumentan con la

Estática de los fluidos: un fluido en reposo (o en movimiento de manera que no existe

movimiento relativo de una capa respecto a la capa adyacente), no habrá esfuerzos de

cortes aparentes y no tendrá viscosidad, pues obviamente no hay gradiente de

- Viscosidad cinemática, ν: muy utilizada en la técnica, es la relación entre la

La densidad de un fluido se define como su masa por unidad de volumen, la densidad en un

El volumen específico es el inverso de la densidad 𝑣̅ = 1/𝜌

Peso específico y densidad relativa:

La densidad relativa de una sustancia es la relación entre su peso específico (o densidad),

Clasificación de los fluidos:

Líquidos: no pueden soportar esfuerzos de tracción por que se vaporizarían. Con

La viscosidad puede medirse de tres formas (entre otras):

1- Mediante la ley de la viscosidad de Newton

2- Mediante la ecuación de Hagen-Poiseuille

3- Mediante métodos que requieren calibración con fluidos de viscosidad conocida

Viscosímetros rotacionales: recordamos la ley de Newton τ = µ du/dy por lo tanto para

determinar µ debemos obtener τ y du/dy (esfuerzo de corte y gradiente de velocidad).

Luego midiendo el torque sobre el cilindro en reposo, se puede calcular el esfuerzo de

𝑑𝑢/𝑑𝑦 = 2𝜋 𝑟2/60𝑁𝑏 𝑠𝑖𝑒𝑛𝑑o 𝑏 ≪ 𝑟2 , 𝜏 = 𝑇𝑐/𝜋𝑟12 ℎ 𝑒𝑛𝑡𝑜𝑛𝑐𝑒𝑠 𝝁 = 𝟏𝟓 𝑻𝒄 𝒃/𝝅𝟐 𝒓𝟏𝟐 𝒓𝟐 𝒉 𝑵

En la interfase liquido-gas o liquido-liquido (no miscibles) se forma una película en el

La acción de la tensión superficial es incrementar la presión dentro de una pequeña gota de

𝑃𝑖𝑛𝑡 𝜋 𝑟 2 = 2 𝜋 𝑟 𝜎 𝑒𝑛𝑡𝑜𝑛𝑐𝑒𝑠 𝑃𝑖𝑛𝑡 = 𝜎/𝑟

Vemos que la presión interna se incrementa para radios pequeños.

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