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2024 – Mecánica de Fluidos

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2024 – Mecánica de Fluidos

Curriculum

  • 7 Sections
  • 129 Lessons
  • 19 Weeks
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  • Información general
    Reglas generales del curso
    4
    • 1.1
      Clases online
    • 1.2
      Evaluación del curso
    • 1.3
      Bibliografía y Temario
    • 1.4
      Política de inteligencia artificial
  • Conceptos básicos de Mec. de Fluidos
    22
    • 2.1
      ¿Qué es un fluido?
    • 2.2
      Esfuerzo cortante: sólido vs. fluido
    • 2.3
      Video: Manómetro tipo Bourdon
    • 2.4
      Video: Como se fabrica un Manómetro tipo Bourdon
    • 2.5
      Areas de aplicación de la mecánica de fluidos en Energías Renovables
    • 2.6
      Condición de no-deslizamiento
    • 2.7
      Bonus – Perdida de sustentación en un avión
    • 2.8
      Clasificación de los flujos de fluidos – I
    • 2.9
      Tarea 1 – Breve historia de la mecánica de fluidos
      3 Days
    • 2.10
      Clasificación de los flujos de fluidos – II
    • 2.11
      Video – Experimento de Numero de Reynolds
    • 2.12
      Bonus – SpaceX Falcon 9
    • 2.13
      Clasificación de los flujos de fluidos – III
    • 2.14
      Sistema y volumen de control
    • 2.15
      Dimensiones y unidades
    • 2.16
      Tecnica para la resolución de problemas
    • 2.17
      Exactitud y presición
    • 2.18
      Ejemplo: Precio del gas LP (Agosto 20, 2024)
    • 2.19
      Digitos Significativos
    • 2.20
      Examen 01 – Conceptos básicos
      25 Questions
    • 2.21
      Revision de Examen-01 escrito
    • 2.22
      Examen 001 – Conceptos basicos
      10 Minutes0 Questions
  • Propiedades de los fluidos
    43
    • 3.1
      Propiedades Intesivas vs Extensivas
    • 3.2
      Propiedades Especificas
    • 3.3
      Ejercicio 01 : Determina el volumen especifico de un gas ideal
    • 3.4
      Tabla: Masa molar y constante de gases ideales
    • 3.5
      Densidad y Gravedad Especifica
    • 3.6
      Video: Columna de fluidos con diferentes densidades
    • 3.7
      Ejercicio 02: Peso, Densidad y GE
    • 3.8
      Ejercicio 03: Presión al final del proceso de combustión
    • 3.9
      Ejercicio 04: Presión de un Neumatico
    • 3.10
      Presion de vapor
    • 3.11
      Tabla: Propiedades del agua saturada
    • 3.12
      Ejercicio 05: Presión de vapor
    • 3.13
      Ejercicio 06: Sistema de refrigeración automotriz
    • 3.14
      Bonus: ¿Se puede hervir el agua con la gravedad?
    • 3.15
      Cavitacion
    • 3.16
      Video: ¿Qué es CAVITACIÓN y cómo prevenirla?
    • 3.17
      Ejercicio 07: Bomba sin cavitación
    • 3.18
      Ejercicio 08: Cavitación en sistema de tuberías
    • 3.19
      Energía
    • 3.20
      Entalpia especifica (h)
    • 3.21
      Ejercicio 09: Entalpia
    • 3.22
      Tarea: Practica de propiedades de Fluidos
    • 3.23
      Coeficiente de compresibilidad
    • 3.24
      Video – Golpe de Ariete
    • 3.25
      Coeficiente de Expansión Volumetrica
    • 3.26
      Ejercicio 10: Variación de densidad en proceso Isobarico (P = cte)
    • 3.27
      Ejercicio 11: Variación de densidad en proceso Isotermico (T = cte)
    • 3.28
      Viscocidad
    • 3.29
      Variacion de la viscocidad de gases y liquidos con la temperatura
    • 3.30
      Python + IA : Graficar la relacion de Sutherland
    • 3.31
      Tensión superficial
    • 3.32
      Video: ¿Qué pasa si exprimes un trapo mojado en el espacio?
    • 3.33
      Ejercicio 12: Presion interna de una gota de agua
    • 3.34
      Ejercicio 13: Volumen máximo de una gota de agua antes de romperse
    • 3.35
      Efecto capilar
    • 3.36
      Equipo 1: Densidad y gravedad especifica
    • 3.37
      Equipo 2: Presión de Vapor y Cavitación
    • 3.38
      Equipo 3: Energía y Calor Especifico
    • 3.39
      Equipo 4: Compresibilidad y velocidad del sonido
    • 3.40
      Equipo 5: Viscosidad
    • 3.41
      Equipo 6: Tension superficial
    • 3.42
      Examen
    • 3.43
      Revision de Examen
  • Estática de fluidos (Fluidos en Reposo)
    23
    • 4.1
      Presion
    • 4.2
      Tabla: Presión utilizada en la industria automotriz
    • 4.3
      Variacion de la presión con la profunidad
    • 4.4
      Ley de Stevin
    • 4.5
      Ley de Pascal
    • 4.6
      Ejercicio 01: Gato Hidraulico
    • 4.7
      El barometro
    • 4.8
      El manometro de Tubo abierto
    • 4.9
      Ejercicio 02: Manometro U con varios fluidos
    • 4.10
      Ejercicio 03: Manometro de doble fluido
    • 4.11
      Ejercicio 04: Linea de gasolina
    • 4.12
      Fuerzas hidrostáticas sobre superficies sumergidas
    • 4.13
      Ejercicio: Fuerza hidroestatica resultanta sobre un auto sumergido
    • 4.14
      Video: ¿Cómo sobrevivir si quedamos atrapados en el interior de un coche bajo el agua?
    • 4.15
      Flotación
    • 4.16
      Ejercicio 06: Un cubo de hielo que flota en agua de mar
    • 4.17
      Tarea: Sistema de caracterización de Presión atmosférica, Temperatura y Humedad
    • 4.18
      Tarea Equipo 5 – Reporte
    • 4.19
      Tarea Equipo 6 – Reporte
    • 4.20
      Tarea Equipo 4 – Reporte
    • 4.21
      Tarea Equipo 2 – Reporte
    • 4.22
      Tarea Equipo 1 – Reporte
    • 4.23
      Tarea Equipo 3 – Reporte
  • Cinemática de fluidos (Fluidos en Movimiento)
    26
    • 5.1
      Introducción a la cinemática de fluidos
    • 5.2
      Campo de flujo (Video)
    • 5.3
      Tutorial – Python en Google Colab
    • 5.4
      Tutorial – Visualiza un campo vectorial usando Python
    • 5.5
      Ejemplo – Campo de velocidad bidimensional (Python)
    • 5.6
      Ejercicio: Aceleración de una particula de fluido en una boquilla
    • 5.7
      Derivada Material y Aceleracion Material
    • 5.8
      Ejemplo – Campo de aceleracion bidimensional (Python)
    • 5.9
      Visualización – Líneas de Corriente
    • 5.10
      Visualización – Líneas de Trayectoria
    • 5.11
      Visualización – Líneas de traza
    • 5.12
      Tarea – Arma un cañon de vórtices
    • 5.13
      Tutorial – Solucion de ecuaciones diferenciales con Python
    • 5.14
      Ejercicio: Lineas de corriente en plano XY
    • 5.15
      Tarea – Cañon de vortices (1-5)
    • 5.16
      Tarea – Cañon de vortices (6-10)
    • 5.17
      Tarea – Cañon de vortices (10-15)
    • 5.18
      Tarea – Cañon de vortices (16-20)
    • 5.19
      Tipos de deformación en los elementos fluidos
    • 5.20
      Ejercicio – Propiedades cinematicas en un flujo bidimencional
    • 5.21
      Video: Teorema de Transporte de Reynolds (Fluidomanos)
    • 5.22
      Ejercicio – RTT y conservacion de la masa
    • 5.23
      Ejercicio – RTT y momento lineal
    • 5.24
      Resumen (Libro Cengel)
    • 5.25
      Problemas de repaso para examen de Cinematica de Fluidos
    • 5.26
      Examen 04
  • Conservación masa, Energía (Bernoulli)
    14
    • 6.1
      Conservación de la masa
    • 6.2
      Ejercicio – Flujo de agua por la boquilla de una manguera
    • 6.3
      Ejercicio – Descarga de agua de un tanque
    • 6.4
      Problemas – Conservación de la masa
    • 6.5
      Energía mecánica y eficiencia
    • 6.6
      Ejercicio – Eficiencia mecanica de un ventilador
    • 6.7
      Ejercicio – Bombeo de agua a un tanque elevado
    • 6.8
      Problemas – Energía mecánica y eficiencia
    • 6.9
      La ecuacion de Bernoulli
    • 6.10
      Limitaciones de la ecuación de Bernoulli
    • 6.11
      Video – Pitot static system
    • 6.12
      Ejercicio – Medición de velocidad por medio de un tubo Pitot
    • 6.13
      Ejercicio – Extracción de gasolina por medio de un sifón
    • 6.14
      Problemas – Ecuación de Bernoulli
  • Flujo en tuberias
    0

    Variacion de la viscocidad de gases y liquidos con la temperatura

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    La viscosidad dinámica de los fluidos (tanto líquidos como gases) varía significativamente con la temperatura, pero de manera opuesta en cada caso.

    • En los líquidos, la viscosidad disminuye al aumentar la temperatura. Esto se debe a que, con el aumento de la energía térmica, las fuerzas intermoleculares de atracción se debilitan, lo que permite que las moléculas se deslicen más fácilmente entre sí, reduciendo la resistencia al flujo.
    • En los gases, la viscosidad aumenta con la temperatura. A medida que se incrementa la temperatura, las moléculas de gas ganan más energía cinética y, aunque la distancia entre ellas sigue siendo grande, la frecuencia y la intensidad de las colisiones entre las moléculas aumenta, generando una mayor resistencia al flujo.

    Variación de la viscosidad dinámica de fluidos comunes con la temperatura a
    1 atm (1 N ⋅ s/m2 = 1 kg/m ⋅ s)

    Este comportamiento se puede modelar matemáticamente para gases mediante la ley de Sutherland y para líquidos a través de ecuaciones empíricas que dependen de la naturaleza del fluido.

    Variacion de viscocidad \mu(T) en Gases

    La relación de Sutherland describe cómo varía la viscosidad dinámica de los gases con la temperatura, basándose en el comportamiento molecular de los gases. En general, la viscosidad de un gas aumenta con la temperatura debido al incremento de la energía cinética de las moléculas, lo que provoca más colisiones y resistencia al flujo.

        \[\mu = \frac{a T^{1/2}}{1 + \frac{b}{T}}\]

    Donde:

    • \mu es la viscosidad dinámica del gas a la temperatura T (en Kelvin).
    • T es la temperatura absoluta del gas (en Kelvin).
    • a y b son constantes específicas del gas.

    Para el aire, los valores de las constantes a y b en la ecuación:

    • a = 1.458 \times 10^{-6} \, \text{kg/(m·s·K}^{1/2})
    • b = 110.4 \, \text{K}

    Variacion de viscocidad \mu{T} en liquidos

    La relación empírica utilizada para caracterizar la variación de la viscosidad de los líquidos con la temperatura es diferente a la de los gases, ya que el comportamiento de la viscosidad en los líquidos disminuye con el aumento de la temperatura. Esto se debe a que las fuerzas intermoleculares en los líquidos son mucho más fuertes que en los gases, y al aumentar la temperatura, las moléculas ganan energía, lo que les permite superar parcialmente estas fuerzas y moverse más libremente, reduciendo la resistencia al flujo.

    \mu = a \cdot 10^{\frac{b}{T + c}} ##

    La ecuacion anterior describe cómo la viscosidad de los líquidos disminuye de manera exponencial con el aumento de la temperatura. En esta relación, \mu es la viscosidad dinámica, y T es la temperatura en Kelvin. Las constantes a, b y c son características de cada líquido.

    Para el agua, los valores empíricos de las constantes a, b y c en la ecuación de viscosidad son:

    • a = 2.414 \times 10^{-5} Pa·s
    • b = 247.8 \, K
    • c = 140 \, K

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