Capítulo 1 - Salvador Hdz

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Carlos Rodríguez
carlos.rodriguezvaz@uanl.edu.mx
2
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Reglas
3
Calendario
4
Evaluación
10%
• Asistencia
30%
• Tareas
30%
• Examen Medio Curso
30%
• Examen Ordinario
Qué es Mecánica de Fluidos
Temario
• Introducción a la 
Mecánica de Fluidos.
• Propiedades de los 
fluidos.
• Sistema de 
Unidades.
• Densidad, Peso 
específico, 
Gravedad
específica, Volúmen
específico.
• Presión
• Estática de fluidos
• Dinámica de fluidos
7
Qué es la Mecánica de Fluidos?
• Es una de las ciencias que forman la base de toda técnica. Se ramifica
en especialidades como:
• Aerodinámica.
• Hidráulica.
• Ingeniería naval.
• Dinámica de gases.
• Procesos de flujo.
• Tiene relación con la estática, cinemática y dinámica de fluidos.
• La viscosidad y densidad son las propiedades que más se utilizan, 
desempeñan los papeles principales en el movimiento de canales
abiertos o cerrados
En dónde se puede 
observar la aplicación de 
la Mecánica de fluidos
Conceptos Básicos
• Masa no es igual a peso
• Masa: Propiedad de un cuerpo de fluido que es una medida de su
inercia o Resistencia al cambio de un movimiento. Es también una 
medida de la cantidad de un fluido, se identificará con la letra “m”
• Peso: Cantidad que el fluido pesa, la fuerza con la que el fluido es 
atraído hacia la Tierra, se identificará con la letra “w”.
Propiedades de fluidos
Densidad, viscosidad, peso específico, gravedad específica, volume específico
10
Viscosidad
• Fricción interna de los fluidos causada por la 
atracción molecular, haciendo al fluido resistente
al movimiento o flujo
11
12
Longitud
metro
Fuerza
Newton
Tiempo
segundos
Masa
kilogramos
Sistema de Unidades
Sistema Internacional
13
Longitud
pie
Fuerza
libra
Tiempo
segundos
Masa
slug
Sistema de Unidades
Sistema Gravitacional
Sistema de Unidades
Sistema Internacional
Sistema de 
Unidades
Se divide:
Técnico
Expresión en Fuerza
MKS
Metro, kilogramo, segundo
CGS
Centímetro, gramo, 
segundo
Absoluto
Expresión en masa
MKS
Metro, kilogramo, segundo
CGS
Centímetro, gramo, 
segundo
Sistema de Unidades
Sistema Internacional
𝐹 = 𝑚𝑎 → 𝑘𝑔𝑚
𝑚
𝑠2
→ 𝑁 → 𝑆𝐼𝑆𝑇𝐸𝑀𝐴 𝐴𝐵𝑆𝑂𝐿𝑈𝑇𝑂
𝐹 = 𝑚𝑎 → 𝑚 =
𝐹
𝑎
→
𝑘𝑔𝑓
𝑚
𝑠2
→ SISTEMA TECNICO
16
• Peso específico
• Densidad
• Gravedad específica
• Volumen específico
• Viscosidad
• Viscosidad cinemática
Propiedades de los fluidos
17
• Peso específico: Cantidad de peso que por unidad de volumen
ocupa un fluido.
Peso Específico
𝛾 =
𝑊
𝑉
Peso 
específico
Volumen
Peso
Peso 
especifíco
Sistema 
técnico
MKS kgf/m
3
CGS grf/cm
3
Sistema 
Absoluto
MKS N/m3
CGS dinas/cm3
18
• Densidad: Cantidad de masa que por unidad de volumen ocupa un 
fluido.
Densidad
𝜌 =
𝑚
𝑉
Densidad
Volumen
masa
Densidad
Sistema 
técnico
MKS (kgf)*s
2/m4
CGS (grf)*s
2/cm4
Sistema 
Absoluto
MKS kgm/m
3
CGS grm/cm
3
19
• Gravedad específica: Relacion de peso específico o densidad de 
un fluido respecto al agua.
Gravedad Específica
𝑠 =
𝛾𝑓
𝛾𝐻2𝑂
Gravedad
específica
Peso 
específico
del agua
Peso específico
del fluido
𝑠 =
𝜌𝑓
𝜌𝐻2𝑂
Gravedad
específica
Densidad del 
agua
Densidad del 
fluido
20
• Volumen específico: Volumen que por unidad de peso o de masa 
ocupa un fluido.
Volumen Específico
𝑣𝑠 =
1
𝛾
Volumen
específico
Peso 
específico
del fluido
Volumen
específico
Densidad del 
fluido
𝑣𝑠 =
1
𝜌
Volumen
específico
Sistema 
técnico
MKS m3/kgf
CGS cm3/grf
Sistema 
Absoluto
MKS m3/kgm
CGS cm3/grm
21
• Viscosidad: Propiedad del fluido de oponerse a la deformación y 
determina la cantidad de Resistencia opuesta a las fuerzas
cortantes.
Viscosidad Absoluta
𝜇 =
𝜏
𝑣
𝑡
Viscosidad
Espesor de 
película
Viscosidad
Sistema 
técnico
MKS (kgf)(s)/m
2
CGS (grf)(s)/cm
2
Sistema 
Absoluto
MKS (N)(s)/m2
CGS (dinas)(s)/cm2
velocidad
Fuerza
cortante
1Poise
22
Viscosidad Cinemática
𝜗 =
𝜇
𝜌
Viscosidad
cinemática
Densidad
Viscosidad
absoluta
Viscosidad
cinemática
Sistema 
técnico
MKS m2/s
CGS cm2/s
Sistema 
Absoluto
MKS m2/s
CGS cm2/s
1 Stoke
23
• Con un peso específico de 3,400 kgf/m
3, determine el peso 
específico (ᵞ), densidad (ρ), volumen específico (Vs) y gravedad
específica (s) en los sistemas de unidades:
• TECNICO-MKS
• TECNICO-CGS
• ABSOLUTO-MKS
• ABSOLUTO-CGS
Ejercicio 1 en Clase
24
Peso específico
3,400
𝑘𝑔𝑓
𝑚3
TEC-MKS
3,400
𝑘𝑔𝑓
𝑚3
1𝑚3
1,000,000𝑐𝑚3
1000𝑔𝑟𝑓
1𝑘𝑔𝑓
= 3.4
𝑔𝑟𝑓
𝑐𝑚3
TEC-CGS
ABS-MKS ABS-CGS
3,400
𝑘𝑔𝑓
𝑚3
9.8𝑁
1𝑘𝑔𝑓
= 33,320
𝑁
𝑚3 3.4
𝑔𝑟𝑓
𝑐𝑚3
980 𝑑𝑖𝑛𝑎𝑠
1𝑔𝑟𝑓
= 3,332
𝑑𝑖𝑛𝑎𝑠
𝑐𝑚3
25
Densidad
3,400
𝑘𝑔𝑚
𝑚3
3.4
𝑔𝑟𝑚
𝑐𝑚3
TEC-MKS TEC-CGS
ABS-MKS ABS-CGS
𝛾 =
𝑤
𝑉
=
𝑚𝑔
𝑉
= 𝜌𝑔 → 𝜌 =
𝛾
𝑔
→
3,400
𝑘𝑔𝑓
𝑚3
9.8
𝑚
𝑠2
= 347
𝑘𝑔𝑓 ∗ 𝑠
2
𝑚4
𝜌 =
𝛾
𝑔
→
3.4
𝑔𝑟𝑓
𝑐𝑚3
980
𝑐𝑚
𝑠2
= 3.47𝑥10−3
𝑔𝑟𝑓 ∗ 𝑠
2
𝑐𝑚4
26
Volumen específico
TEC-MKS TEC-CGS
ABS-MKS ABS-CGS
𝑣𝑠 =
1
𝛾
=
1
3,400
𝑘𝑔𝑓
𝑚3
= 2.94𝑥10−4
𝑚3
𝑘𝑔𝑓
𝑣𝑠 =
1
𝛾
=
1
3.4
𝑔𝑟𝑓
𝑐𝑚3
= 0.29
𝑐𝑚3
𝑔𝑟𝑓
𝑣𝑠 =
1
𝜌
=
1
3,400
𝑘𝑔𝑚
𝑚3
= 2.94𝑥10−4
𝑚3
𝑘𝑔𝑚
𝑣𝑠 =
1
𝜌
=
1
3.4
𝑔𝑟𝑚
𝑐𝑚3
= 0.29
𝑐𝑚3
𝑔𝑟𝑚
27
Gravedad específica
TEC-MKS TEC-CGS
ABS-MKS ABS-CGS
𝑠 =
𝛾𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜
𝛾𝑎𝑔𝑢𝑎
=
3,400
𝑘𝑔𝑓
𝑚3
1,000
𝑘𝑔𝑓
𝑚3
= 3.4
𝑠 =
𝜌𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜
𝜌𝑎𝑔𝑢𝑎
=
3,400
𝑘𝑔𝑚
𝑚3
1,000
𝑘𝑔𝑚
𝑚3
= 3.4
𝑠 =
𝛾𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜
𝛾𝑎𝑔𝑢𝑎
=
3.4
𝑔𝑟𝑓
𝑐𝑚3
1
𝑔𝑟𝑓
𝑐𝑚3
= 3.4
𝑠 =
𝜌𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜
𝜌𝑎𝑔𝑢𝑎
=
3.4
𝑔𝑟𝑚
𝑐𝑚3
1
𝑔𝑟𝑚
𝑐𝑚3
= 3.4
28
• Con gravedad específica (s) de 0.62 y viscosidad cinemática de 3 
stokes Calcule viscosidad absoluta en: poises, centipoises y 
(kgf)(seg)/m
2. Ademas peso específico, densidad y volume 
específico en los sistemas:
• TECNICO-MKS
• TECNICO-CGS
• ABSOLUTO-MKS
• ABSOLUTO-CGS
Ejercicio en Clase
29
• Poises
• Centipoises
• (kgf)(seg)/m
2
Viscosidad absoluta
𝜗 =
𝜇
𝜌
Viscosidad
cinemática
Densidad
Viscosidad
absoluta
𝜇 = (𝜗)(𝜌)
𝜇 = 3
𝑐𝑚2
𝑠
0.62
𝑔𝑟
𝑐𝑚3
= 1.82
𝑔𝑟
(𝑠)(𝑐𝑚)
= 1.82 𝑃𝑜𝑖𝑠𝑒𝑠
1Poise=(dinas)(s)/cm2
ABS-CGS
𝑔𝑟 𝑐𝑚
𝑠2
(𝑠)
𝑐𝑚2
=
(𝑔𝑟)(𝑐𝑚)
𝑠
𝑐𝑚2
=
(𝑔𝑟)(𝑐𝑚)
(𝑠)(𝑐𝑚2)
=
𝒈𝒓
(𝒔)(𝒄𝒎)
1Poise=100cPoises
1.82Poise ?
182 cPoises
98Poise=1(kgf)(seg)/m
2
1.82Poise ?
0.018 (kgf)(seg)/m
2
𝑠 =
𝜌𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜
𝜌𝑎𝑔𝑢𝑎
→ 𝜌𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 = 𝑠 𝜌𝑎𝑔𝑢𝑎 = (0.62)(1
𝑔𝑟𝑚
𝑐𝑚3
)
30
Peso específico
TEC-MKS
(𝑠)(𝛾𝑎𝑔𝑢𝑎) = 𝛾𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜
𝛾𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 = 𝑠)(𝛾𝑎𝑔𝑢𝑎 → 0.62 1000
𝑘𝑔𝑓
𝑚3
= 620
𝑘𝑔𝑓
𝑚3
TEC-CGS
𝛾𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 = 𝑠)(𝛾𝑎𝑔𝑢𝑎 → 0.62 1
𝑔𝑟𝑓
𝑐𝑚3
= 0.62
𝑔𝑟𝑓
𝑐𝑚3
ABS-MKS ABS-CGS
620
𝑘𝑔𝑓
𝑚3
9.8𝑁
1𝑘𝑔𝑓
= 6076
𝑁
𝑚3 0.62
𝑔𝑟𝑓
𝑐𝑚3
980 𝑑𝑖𝑛𝑎𝑠
1𝑔𝑟𝑓
= 607.6
𝑑𝑖𝑛𝑎𝑠
𝑐𝑚3
31
Densidad
0.62
𝑔𝑟𝑚
𝑐𝑚3
1𝑘𝑔𝑚
1000𝑔𝑟𝑚
1,000,000𝑐𝑚3
1𝑚3
= 620
𝑘𝑔𝑚
𝑚3
0.62
𝑔𝑟𝑚
𝑐𝑚3
TEC-MKS TEC-CGS
ABS-MKS ABS-CGS
𝛾 =
𝑤
𝑉
=
𝑚𝑔
𝑉
= 𝜌𝑔 → 𝜌 =
𝛾
𝑔
→
620
𝑘𝑔𝑓
𝑚3
9.8
𝑚
𝑠2
= 63.26
𝑘𝑔𝑓 ∗ 𝑠
2
𝑚4
𝜌 =
𝛾
𝑔
→
0.62
𝑔𝑟𝑓
𝑐𝑚3
980
𝑐𝑚
𝑠2
= 6.32𝑥10−4
𝑔𝑟𝑓 ∗ 𝑠
2
𝑐𝑚4
32
Volumen específico
TEC-MKS TEC-CGS
ABS-MKS ABS-CGS
𝑣𝑠 =
1
𝛾
=
1
620
𝑘𝑔𝑓
𝑚3
= 1.61𝑥10−3
𝑚3
𝑘𝑔𝑓
𝑣𝑠 =
1
𝛾
=
1
0.62
𝑔𝑟𝑓
𝑐𝑚3
= 1.61
𝑐𝑚3
𝑔𝑟𝑓
𝑣𝑠 =
1
𝜌
=
1
620
𝑘𝑔𝑚
𝑚3
= 1.61𝑥10−3
𝑚3
𝑘𝑔𝑚
𝑣𝑠 =
1
𝜌
=
1
0.62
𝑔𝑟𝑚
𝑐𝑚3
= 1.61
𝑐𝑚3
𝑔𝑟𝑚
33
Viscosidad
• Fuerza que se require para que una 
unidad de área de una sustancia se 
deslice sobre otra.
• La magnitud del esfuerzo cortante es 
directamente proporcional al cambio de 
velocidadentre las posiciones diferentes
del fluido.
𝜇 =
𝜏
𝑣
𝑡
Viscosidad
Espesor de 
película
velocidad
Fuerza
cortante
𝜏 = 𝜇
∆𝑣
∆𝑦
34
• Reología: Estudio de la deformación y las características del flujo de las 
sustancias se denomina reología (campo que estudia la viscosidad de los 
fluidos
• Fluido newtoniano: Relación lineal entre el esfuerzo cortante y el gradiente
de velocidad.
• Fluido no newtoniano: La relación del esfuerzo cortante varía (no es lineal)
Fluidos Newtonianos | Fluidos no 
Newtonianos
35
Fluidos no Newtonianos
Fluidos no 
Newtonianos
Inependendientes del 
tiempo
Seudeplásticos o 
tixotrópicos
Fluidos dilatantes
Fluidos de Bingham
Dependientes del 
tiempo
Fluidos
electrorreológicos
Magnetorreológicos
36
Viscosidad dependiente de la temperatura
37
• El índice de viscosidad de un fluido nos indica cuánto un fluido
cambia ésta con la temperatura. Especialmente útil cuando se 
trabaja con aceite lubricantes y fluidos hidráulicos utilizados en
equipos que deben operar a extremos amplios de temperatura.
• Un fluido con índice de viscosidad alto muestra un cambio pequeño en su
viscosidad con la temperatura. Un fluido con índice de viscosidad bajo muestra
un cambio grande en su viscosidad con la temperatura.
Indice de Viscosidad
𝑉𝐼 =
𝐿 − 𝑈
𝐿 − 𝐻
𝑥100
U=Viscosidad cinemática de un aceite de prueba a 40°C
L= Viscosidad cinemática de un aceite estándar a 40°C con VI de cero, y que a 100°C tiene la 
misma viscosidad que el aceite de prueba.
H= Viscosidad cinemática de un aceite estándar a 40°C con VI de 100 y que a 100°C tiene la 
misma viscosidad que el aceite de prueba.