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Libro de Problemas de Mecánica de Fluidos E Hidráulica
Oscar Miranda H Dante Campos A
Datos Adicionales que no incluyen en el libro.
- ¿Qué es la mecánica de fluidos?
La mecánica de fluidos, la rama de la ciencia que se ocupa del estudio de los fluidos (líquidos y gases) en un estado de reposo o movimiento es un tema importante de la ingeniería civil, mecánica y química. Sus diferentes ramas son estáticas fluidas, cinemáticas fluidas y dinámicas de fluidos.
Una sustancia que fluye se llama como líquido. Todas las sustancias líquidas y gaseosas se consideran fluidos. El agua, el petróleo y otros son muy importantes en nuestra vida diaria, ya que se utilizan para diversas aplicaciones. Por ejemplo el agua se utiliza para la generación de electricidad en centrales hidroeléctricas y centrales eléctricas termales, el agua también se utiliza como el líquido refrigerador en centrales nucleares, aceite se utiliza para la lubricación de automóviles etc.
La mecánica de fluidos es la rama de la ciencia que estudia el comportamiento de los fluidos cuando están en estado de movimiento o de reposo. Si el líquido está en reposo o movimiento, se somete a diferentes fuerzas y diferentes condiciones climáticas y se compadece en estas condiciones como por sus propiedades físicas. La mecánica de fluidos se ocupa de tres aspectos del fluido: estático, cinemático y dinámico:
(1) estática flúida: el líquido que está en estado del resto se llama como líquido estático y su estudio se llama como estática flúida.
(2) cinemática fluida: el fluido que está en estado de movimiento se denomina fluido móvil. El estudio del fluido móvil sin considerar el efecto de las presiones externas se denomina como cinemática fluida.
(3) dinámica flúida: la rama de la ciencia que estudia el efecto de todas las presiones incluyendo las presiones externas en el fluido móvil se llama como dinámica flúida.
- ¿por qué estudiar mecánica de fluidos?
- ¿Cuál es la necesidad de estudio del fluido como un aspecto de la ingeniería?
Los fluidos ya son parte integral de nuestra vida diaria. La ingeniería nos permite explorar el potencial de los fluidos para una serie de nuevas aplicaciones y diversas funciones. Algunos de estos incluyen:
(1) hay número de líquidos que cuando están quemados, producen porciones de calor, que se pueden utilizar para los varios usos. Ejemplos de estos fluidos incluyen gasolina y diesel para vehículos.
(2) hay algunos líquidos como el aceite que tienen una tendencia a ejercer presión o fuerza muy alta. Estos líquidos se pueden utilizar para levantar varias cargas pesadas. Los fluidos utilizados en máquinas hidráulicas y elevadores hidráulicos son un ejemplo.
(3) algunos líquidos tienen características excelentes del flujo que se pueden utilizar para la lubricación de varias máquinas.
(4) los fluidos como el agua poseen energía cinética y potencial, que se utiliza para la generación de electricidad como en las centrales hidroeléctricas.
La mecánica de fluidos nos ayuda a entender el comportamiento del fluido bajo varias fuerzas y en diferentes condiciones atmosféricas, y a seleccionar el fluido adecuado para varias aplicaciones.
Este campo se estudia en detalle dentro de la ingeniería civil y también en gran medida en ingeniería mecánica e ingeniería química. Es en estas ramas de la ingeniería donde hay uso máximo de los líquidos.
Aplicaciones comunes de fluidos
- Centrales hidroeléctricas
En las centrales hidroeléctricas, el agua se utiliza para generar electricidad a gran escala. El agua almacenada en la presa posee la energía potencial, que se convierte en la energía eléctrica en la unidad de la generación de energía de la planta. Las centrales hidroeléctricas son uno de los principales proveedores de energía en todo el mundo. En algunos países los requisitos de energía se satisfacen enteramente por estas plantas.
- Máquinas hidráulicas
Las máquinas que operan en un fluido como el agua y el aceite se llaman máquinas hidráulicas. El fluido como la capacidad de levantar cargas pesadas y ejercer presiones extremadamente altas. Algunas máquinas hidráulicas se utilizan para realizar varias operaciones de mecanizado. En la mayoría de estas máquinas, el aceite se utiliza como el líquido. El aceite se pasa a través del motor hidráulico que transfiere grandes cantidades de energía al líquido. Este fluido de alta energía entra en el arreglo del pistón y del cilindro donde puede ser utilizado para levantar cargas pesadas o para aplicar fuerzas grandes.
- Automóviles
Ningún automóvil puede funcionar sin líquido. Los fluidos realizan tres operaciones cruciales en automóviles: generación de energía, lubricación y enfriamiento del motor. La gasolina o el diesel genera energía en la combustión en el motor. Esto se conoce comúnmente como combustible. El aceite se utiliza para la lubricación del motor y de la caja de engranajes y también de varias otras partes móviles del vehículo. En automóviles más grandes como coches, autobuses y camiones, el agua se utiliza para enfriar el motor.
- Refrigeradores y acondicionadores de aire
Esta es otra área importante donde los fluidos juegan un papel crucial. En refrigeradores y acondicionadores de aire, los fluidos se conocen como refrigerantes. El refrigerante absorbe el calor de lo que se está guardando en el enfriador o evaporador, que está a una temperatura baja, y entrega ese calor a la atmósfera, que está en una temperatura alta. En acondicionadores de aire, el refrigerante absorbe el calor de la habitación y lo arroja a la atmósfera, manteniendo así la habitación fría. Toda la operación de refrigeradores y acondicionadores de aire depende del uso de un refrigerante.
- Centrales térmicas
En plantas de energía térmica, el agua se utiliza como fluido de trabajo. Después de calentar en una caldera, el agua se convierte en vapor sobrecalentado que es pasa a través de las láminas de turbinas, así rotando. El eje de la turbina gira en el generador, donde se produce la electricidad. Las centrales térmicas son uno de los principales proveedores de energía en varias partes del mundo, y el agua que trabaja como el líquido es su componente más importante.
Ref: brighthubengineering.com
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