1. La naturaleza de los fluidos y el estudio de su mecánica

La mecánica de fluidos es el estudio del comportamiento de los fluidos, ya sea que estén en reposo (estática de fluidos) ó en movimiento (dinámica de fluidos). Los fluidos pueden ser líquidos ó gases. Caracterización de los fluidos a través de sus propiedades físicas. Análisis del comportamiento de los fluidos cuando fluyen a través de tuberías. La energía del fluido según su velocidad, elevación y presión. Para comprender mejor, necesitamos pensar en un sistema que contenga un fluido describiendo lo siguiente: -La función ó propósito básico del sistema. -La clase de fluido ó fluidos que están en el sistema. -Las clases de contenedores de fluidos ó conductos a través de los que fluye. -Si el fluido circula, qué es lo que ocasiona que ocurra esto? Describir la trayectoria del flujo. -Qué componentes del sistema oponen resistencia a la circulación del fluido? -Cuáles características del fluido son importantes para el rendimiento adecuado del sistema? Conceptos Fundamentales Introductorios Presión: La presión se define como la cantidad de fuerza que se ejerce sobre una unidad de área ó sustancia, ó sobre una superficie.

Es dada por: AFP =

Los fluidos están sujetos a variaciones grandes de presión, en función del sistema en el que se utilizan.

Por ejemplo: La leche contenida en un vaso se halla a la misma presión que ejerce el aire sobre ella. El agua, en el sistema de tuberías doméstico, está una presión más grande que la atmosférica para que salga con rapidez del grifo.

Es común que en un sistema de fluido de potencia, el aceite se mantenga a una presión elevada que permita ejercer una enorme fuerza, para que el equipo de construcción ó los dispositivos automáticos de una fábrica actúen.

Con frecuencia almacenamos gases como el oxígeno, nitrógeno y helio en cilindros muy resistentes a presión alta, para permitir que haya una cantidad grande en un volumen relativamente pequeño.

También es frecuente que en las estaciones de servicio y de manufactura utilicemos aire comprimido, para operar herramientas ó inflar llantas.

LÍQUIDOS Y GASES

Los fluidos pueden líquidos ó gases.

Si un líquido se almacena en un contenedor, tiende a adoptar la forma de éste, y cubre el fondo y las paredes laterales. La superficie, en contacto con la atmósfera, mantiene un nivel uniforme. Cuando el contenedor se inclina, el líquido tiende a derramarse.

Si se mantiene un gas a presión en un recipiente cerrado, tiende a expandirse y llenarlo por completo. Si el contenedor se abriera, el gas tenderá a expandirse aún más y a escapar de él.

Además de estas diferencias familiares entre los gases y los líquidos, existe otra que es importante mencionar en el estudio de mecánica de fluidos.

Pensemos e lo que pasa a un líquido ó gas cuando se incrementa la presión a que están sujetos. Si hay aire (un gas) dentro de un cilindro equipado con un émbolo móvil y muy ajustado, es posible comprimirlo con mucha facilidad si se le empuja.

En la vida cotidiana empleamos ya sea una bomba de mano para inflar llantas de una bicicleta, una pelota, un colchón de aire, etc. Conforme se oprime el émbolo, el volumen del gas se reduce de manera apreciable, el tiempo que la presión se incrementa. Pero, qué pasaría si el cilindro contuviera agua en lugar de aire? Podría aplicarse una fuerza enorme, lo que aumentaría la presión del agua, pero su volumen cambiaría muy poco.

Lo anterior nos conduce a las descripciones generales siguientes de líquidos y gases: a) Los gases se comprimen con facilidad. b) Los líquidos se comprimen muy poco.

PESO Y MASA Para comprender las propiedades de los fluidos, es necesario saber diferenciar el peso de la masa. La masa es la propiedad que tiene un cuerpo de fluido, es la medida ó resistencia a cambiar el movimiento de éste. También es la medida de la cantidad de fluido. El peso es la cantidad que pesa un cuerpo fluido, es decir: la fuerza con la que el fluido es atraído hacia la Tierra por la acción de la gravedad.