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Mecánica de Fluidos

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Mecánica de Fluidos

Curriculum

  • 7 Sections
  • 63 Lessons
  • 16 Weeks
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  • Información general
    Reglas generales del curso
    6
    • 1.1
      Clases online
    • 1.2
      Perfil y Materias
    • 1.3
      Mapa semestral
    • 1.4
      Evaluación
    • 1.5
      Cronograma de Actividades
    • 1.6
      Bibliografía
  • Conceptos básicos
    13
    • 2.1
      1. Introducción
    • 2.2
      1.1 Esfuerzo cortante
    • 2.3
      1.2 Aplicación de la Mecánica de Fluidos en Energías Renovables
    • 2.4
      Tarea – Semana 1
    • 2.5
      1.3 Condición de no-deslizamiento
    • 2.6
      1.4.0 Clasificación de los flujos de fluidos – I
    • 2.7
      1.4.1 Clasificación de los flujos de fluidos – II
    • 2.8
      1.5 Sistemas y volumen de control
    • 2.9
      Tarea – Semana 2
    • 2.10
      1.6 Dimensione y Unidades
    • 2.11
      1.7 Técnica para la resolución de problemas
    • 2.12
      Evaluación – Conceptos básicos
    • 2.13
      1.8 Modelado en Ingeniería
  • Propiedades de los fluidos
    15
    • 3.1
      2.1 Densidad y gravedad específica (densidad relativa)
    • 3.2
      Tarea Semana 4 – Google Colab y Mecánica de Fluidos
    • 3.3
      2.2 Presión de vapor y cavitación
    • 3.4
      Ejercicio – Presión de vapor y Olla Express
    • 3.5
      2.3.1 Energía y calor específicos – I
    • 3.6
      2.3.2 Energía y calor específicos – II
    • 3.7
      Tarea Semana 6 – Eficiencia de un calentador solar
    • 3.8
      2.4.1 Coeficiente de compresibilidad
    • 3.9
      2.4.2 Coeficiente de expansión volumétrica
    • 3.10
      Ejercicios de compresibilidad y expansión volumétrica
    • 3.11
      Tarea Semana 6 – Eficiencia de un calentador solar (python)
    • 3.12
      2.5 Viscosidad dinamica y cinematica
    • 3.13
      2.6 Tensión superficial: efecto capilar
    • 3.14
      Evaluación Unidad 2
    • 3.15
      Resumen de la unidad 1 y 2 (Interacción Grupo)
  • Presión y estática de fluidos
    7
    • 4.1
      Presión: manometrica, de vacío y absoluta
    • 4.2
      Equipos de medición de presión
    • 4.3
      Variación de presión con la profundidad
    • 4.4
      Principio de funcionamiento de maquinaria hidráulica
    • 4.5
      Medición de caída de presión con manómetro
    • 4.6
      Tarea: Aplicaciones de la Estática de Fluidos
    • 4.7
      Teorema de Transporte de Reynolds
  • Cinemática de fluidos
    14
    • 5.1
      Introducción a la cinemática de fluidos
    • 5.2
      Campo de flujo (Video)
    • 5.3
      Ejemplo – Campo de velocidad bidimensional estacionario
    • 5.4
      Aplicaciones del Campo de Velocidades
    • 5.5
      Descripción Lagrangiana del movimiento de un fluido
    • 5.6
      Descripción Euleriana del movimiento de un fluido
    • 5.7
      Campo de aceleración
    • 5.8
      Derivada Material , Aceleración material
    • 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
      Vorticidad y rotacionalidad
    • 5.14
      Teorema de Transporte de Reynolds
  • Conservación masa, Energía (Bernoulli)
    8
    • 6.1
      Introducción
    • 6.2
      Principio de Conservación de la masa
    • 6.3
      Aplicaciones – Conservación de la masa
    • 6.4
      Actividad de clase: Descarga de agua de un tanque
    • 6.5
      Observa y describe: Huracan
    • 6.6
      Ecuación de Bernoulli (English Video)
    • 6.7
      Actividad: Google Colab + Huracán
    • 6.8
      Deducción de la Ec. de Bernoulli
  • Flujo en tuberias
    0

    2.5 Viscosidad dinamica y cinematica

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    Objetivo:
    - Describir la diferencia entre viscosidad dinámica y viscosidad cinemática 

    Motivación

    La viscosidad se debe a la fuerza de fricción interna que se desarrolla entre las diferentes capas de los fluidos a medida que se obligan a moverse unas con relación a las otras.

    All what you DON’T Know about Engine Oils.
    https://www.youtube.com/watch?v=l9U7dWxKlr4

    Viscosidad dinámica

    Razón de deformación (gradiente de velocidad) de un fluido newtoniano es proporcional al esfuerzo cortante.

    En el flujo unidimensional de fluidos newtonianos, el esfuerzo cortante se puede expresar mediante la siguiente relación lineal:

        \[\tao = \mu\frac{du}{dy}\]

    • \mu [kg/m · s]: Coeficiente de viscosidad o viscosidad dinámica
    • La viscosidad es un coeficiente o relación esfuerzo-deformación.
    Viscosidades dinámicas de algunos fluidos a 1 atm y 20 ºC

    Viscosidad cinematica

    En mecánica de fluidos y en transferencia de calor se utiliza la relación viscosidad/densidad (\mu/\rho). A esta razón se le da el nombre de viscosidad cinemática.

        \[u = \frac{\mu}{\rho}\]

    • Unidades [m^2/s]
    • 1 stoke = 1 cm^2/s

    Medición de viscosidad cinemática de fluidos newtonianos.

    Viscosidad en función de la temperatura (Dinámica)

    La viscosidad de los líquidos disminuye y la de los gases aumenta con la temperatura.

    Liquidos

    • En los líquidos, la viscosidad se origina por las fuerzas de cohesión entre las moléculas. Ademas, la viscosidad decrece con la temperatura, esto se debe a que, en un líquido las moléculas poseen más energía a temperaturas más elevadas. Por lo tanto las moléculas energizadas de los líquidos pueden moverse con mayor libertad
    • En líquidos la viscosidad se expresa en forma aproximada como:

        \[\mu = a10^{\frac{b}{T-c}}\]

    Gases

    • En un gas las fuerzas intermoleculares son despreciables y a temperaturas elevadas las moléculas de los gases se mueven en forma aleatoria a velocidades más altas (mayores coaliciones). Por lo tanto, produce mayor resistencia al flujo.
    • La viscosidad de los gases en función de la temperatura se expresa mediante la correlación de Sutherland:

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

    Actividad – Graficar en Google Colab (revisar página 55 Libro Mecanica de Fluidos)

    • Viscosidad del agua para -20 ºC < T < 120 ºC
      • a = 2.414\times10^{-5} \: Ns/m^2
      • b = 247.8 \: K
      • c = 140 \: K
    • Viscosidad del aire para -20 ºC < T < 120 ºC
      • a = 1.458 \times 10^{-6} \: Kg/(msK^{1/2})
      • b = 110.4 \: K
    • Igualar las escalas de la siguiente figura
    Variación de la viscosidad dinámica con la temperatura

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