¿QUÉ ES LA MECÁNICA DE FLUIDOS? Aplicaciones de la mecánica de fluidos

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO Escuela profesional de ing. civil Mecánica de fluidos Tarea N°1: aplicaciones de la mecánica de fluidos ¿QUÉ ES LA MECÁNICA DE FLUIDOS? Es la rama de la mecánica aplicada que estudia el comportamiento de los fluidos, ya sean en reposo o movimiento. (RANALD, 2009) Es la ciencia en la cual los principios fundamentales de la mecánica general se aplican en el estudio del comportamiento de los fluidos tanto en reposo como en movimiento. (AVILA, 1997).  FLUIDOS Los cuerpos que encontramos en la naturaleza, según sus aspectos físicos, pueden ser sólidos y fluidos, dentro de los fluidos podemos encontrar a los líquidos y los gases. Los fluidos son sustancias capaces de fluir, así mismo son sustancias que cambian su forma continuamente siempre que estas estén sometida a una fuerza cortante. APLICACIONES GENERALES DE LA MECÁNICA DE FLUIDOS La aplicación de la mecánica de fluidos se da en una gran variedad de ingenierías. Los fluidos desempeñan un interés excepcional en el análisis del agua y el aire: sin el estudio de la primera no se puede dar un paso en la oceanografía 1, ingeniería naval, canalizaciones y conducciones hidráulicas, estructuras hidráulicas, aprovechamiento de la energía hidráulica, estaciones de bombeo, etc.; sin el estudio del aire es imposible la aeronáutica, meteorología, refrigeración y aire acondicionado, control y transmisión neumática 2, aire comprimido etc. Otros fluidos importantes son los combustibles (motores térmicos), los lubricantes (rendimiento mecánico de las máquinas), los refrigerantes fluidos, etc. Las aplicaciones más resaltantes de la mecánica de fluidos son: a) Diseño y construcción de buques, embarcaciones y artefactos flotantes Para la construcción de artefactos flotantes se tiene que tener en cuenta el principio de Arquímedes al cual se le conoce también como principio de flotabilidad 3. Así mismo también se tiene que tener en cuenta la estabilidad de cuerpos sumergidos por completos, en las que hay considerar el centro de gravedad (cg) y presión (cb) de un cuerpo, para que de este modo un cuerpo sea estable en un fluido. Cabe decir que la elaboración de estos artefactos se da atreves del ing. Naval. 1 Campo de la ciencia que estudia los mares y océanos y todo lo que se relaciona con ellos. Rama de la mecánica que estudia el equilibrio y movimiento de flujos gaseosos. 3 Capacidad de un cuerpo para sostener dentro de un fluido 2 UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO Escuela profesional de ing. civil Mecánica de fluidos b) Construcción de plantas hidroeléctricas Las centrales hidroeléctricas aprovechas las masas de agua en movimiento que circulan por los ríos para transformarlas en energía eléctrica. Para poder realizar estas se tiene que tomar en cuenta la cinemática de los líquidos. c) Diseño y construcción de artefactos capaces de volar Para el diseño y construcción de artefactos voladores, se tiene que tener en cuenta la aerodinámica, la cual se ocupa del movimiento del aire y otros fluidos gaseosos y de las fuerzas que actúan sobre los cuerpos que se mueven en estos fluidos. d) Construcción de turbinas Estas son máquinas de fluido, atreves de las cuales pasa un fluido en forma continua y este le entrega energía cinética4 atreves de un rodete con paletas. La turbina es un motor rotatorio que convierte en energía mecánica la energía cinética de una corriente de agua, vapor de agua o gas. e) Compresores Un compresor es una máquina de fluido que está construida para aumentar la presión y desplazar cierto tipo de fluidos llamados compresibles, tal como lo son los gases y los vapores. Un derivado de este puede ser las conocidas prensas hidráulicas, las cual se pueden dar gracias al principio de Pascal. f) Explotación y monitoreo de acuíferos Un acuífero es el conjunto de rocas que permiten la permeabilidad del agua y la pueden acumular en sus poros o grietas. A esta agua retenida en las estructuras rocosas se la conoce como agua subterránea y puede llegar a presentar manifestaciones de hasta dos millones de kilómetros cuadrados de tamaño. Esta es estudiada por la hidráulica subterránea. 4 Se refiere a cuerposen movimientos. UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO Escuela profesional de ing. civil Mecánica de fluidos g) Distribución del agua para el consumo humano, la disposición de desechos líquidos Este se puede observar en las instalaciones de agua y desagüe, para los cuales se hace de tubería. Para poder lograr instalaciones adecuadas y que no generen molestias en un futuro se debe tener en cuenta la cinemática de fluidos así como también las propiedades de los fluidos (viscosidad 5) que va transportar dichas tuberías, por ejemplo el tipo de fluido que es. h) Diseño de canales Los canales son construcciones destinadas al transporte de fluidos, generalmente transporta agua; a diferencia de las tuberías, estas son abiertas a la atmosfera. El flujo en canales abiertos también tiene lugar en la naturaleza, como en ríos, arroyos, etc., si bien en general, con secciones rectas del cauce irregulares. i) Construcción de presas La presa (o represa) está constituido principalmente por la presa misma, apoyada en el terreno a través de los estribos laterales y de su fundación (Hay distintos tipos de presa según los materiales con que se construye). Para iniciar el proyecto de una presa en primer lugar se debe definir el tipo de demanda de agua a satisfacer, y sus características y cantidades estimadas en función del tiempo. Así mismo se tiene que tener en consideración la fuerza que ejerce el fluido sobre el área de aplicación de este. j) Construcción de diques Un dique es una construcción para evitar el paso del agua. Puede ser natural o construido por el hombre; de tierra, mampostería de piedra, u hormigón; y tanto paralelo como perpendicular al curso de un río o al borde del mar. Para poder realizar estos proyectos se tiene que tener en cuenta las caractericas del fluido, así mismo las fuerzas que actúa sobre ella y la resistencia que se opone al movimiento del fluido. 5 Es una medida de su resistencia a las deformaciones graduales producidas por tensiones cortantes.