Aplicación de Las Propiedades de Los Fluidos en La Ingeniería Civil

Aplicación de las propiedades de los fluidos en la ingeniería civil

1. Introducción: La mecánica de fluidos es una rama de la física que se encarga de estudiar las características de los fluidos, ya sean gases o líquidos, y los medios en que se transportan. El principal interés de esta investigación es dar a conocer las maneras en que estos fluidos son aplicados en la ingeniería civil, en base a las aportaciones de diversos científicos. Los fluidos se diferencian de los sólidos básicamente por su estructura molecular. Estos últimos poseen una gran densidad molecular con fuerzas intermoleculares cohesivas fuertes que permiten que el sólido mantenga su forma y que sea muy difícil deformarlos. Si bien la estructura molecular de los fluidos es importante no sirve para describir el comportamiento de estos en reposo o movimiento. Es por esto que el estudio de los fluidos se realiza caracterizando el valor medio o macroscópico de la variable de interés (velocidad, presión, etc.), donde este valor medio se evalúa en un volumen pequeño con un gran número de moléculas. Supondremos además que las propiedades del fluido como las variables del flujo varían en forma continua y homogénea de un punto a otro del fluido. En síntesis, en Mecánica de Fluidos se estudia todo lo concerniente a un fluido en movimiento, desde un punto de vista macroscópico. Todas las variables, además de la presión y la densidad comentada antes, describen comportamientos de la materia con visión macroscópica. Otras variables a ser usadas son el vector velocidad, aceleración, vorticidad, entre otras, todas variables dependientes.

2. Objetivos.   

Conocer las aplicaciones de las propiedades de la mecánica de fluidos la importancia del mecánica fluidos Conocer las distintas propiedades de los fluidos y sus aplicaciones a problemas

3. Marco teórico. Propiedades de los fluidos Existen dos tipos de propiedades en los fluidos que pueden ser primarias y secundarias: PROPIEDADES PRIMARIAS        

Presión Densidad Temperatura Energía interna Entalpia Entropía Calores específicos Viscosidad

PROPIEDADES SECUNDARIAS  

Conductividad térmica Tensión Superficial

3.1. Temperatura(T): La temperatura es una propiedad física de los gases. A temperaturas altas sus moléculas se mueven más rápido. La temperatura se debe expresar en Kelvin (K = °C + 273). Ésta propiedad determina la dirección del flujo del calor y el calor a su vez es una forma de energía que podemos medir en unidades de calorías. Cuando un cuerpo caliente se coloca en contacto con uno frío, el calor fluye del cuerpo caliente al cuerpo frío. La temperatura de un gas es proporcional a la energía cinética media de las moléculas del gas. A mayor energía cinética mayor temperatura y viceversa. 3.2. Presión(P): En física llamamos presión a una fuerza que se ejerce sobre una superficie. Según la teoría cinética la presión de un gas está relacionada con el número de choques por unidad de tiempo de las moléculas del gas contra las paredes del recipiente. Cuando la presión aumenta quiere decir que el número de choques por unidad de tiempo es mayor. La presión de un gas, es el resultado de la fuerza ejercida por las partículas del gas al chocar contra las paredes del recipiente. La presión determina la dirección de flujo del gas. Se puede expresar en atmósferas (atm), milímetros de mercurio (mmHg), pascales (Pa) o kilopascales (kpa). (1 atm = 760 mmHg) La presión que ejerce el aire sobre la superficie de la tierra se llama presión atmosférica y varía de acuerdo con la altura sobre el nivel del mar.

3.3. Tensión superficial: Es una medida de la capacidad de soportar tensiones de la superficie de un líquido, se idealiza a través del concepto de membrana superficial, cuyo comportamiento depende de la interacción entre las fuerzas de cohesión y de adherencia. La tensión superficial se expresa como fuerza tensionante capaz de ser soportada por una unidad de longitud de membrana capilar. Algunos casos prácticos de tensión superficial son que la tensión superficial dificulta el paso del agua por aberturas pequeña tales como los diminutos espacios entre las fibras de la ropa, las gotas adoptan su forma esférica debido a la tensión superficial, etc. 3.4. Compresibilidad: Todos los fluidos pueden ser comprimidos al aplicárseles una presión, al dejar de aplicarse la presión compresora el volumen de los fluidos se expandirá a su volumen original. La compresibilidad de un fluido es una medida de la variación de un volumen producida por una variación de presiones, en la mayoría de los casos los fluidos poseen un módulo de elasticidad volumétrica relativamente grande que depende de la temperatura. 3.5. Densidad: Una de las propiedades de los sólidos, líquidos y gases, es la medida de la compactibilidad del material, es decir la densidad. La densidad de un material se define como su masa por unidad de volumen. Si el material es homogéneo, como el hielo o el hierro, su densidad es la misma en todo el material.

4. APLICACIÓN DE LA MECÁNICA DE FLUIDOS EN LA INGENIERÍA CIVIL La aplicación de la mecánica de fluidos está íntimamente relacionada con la hidráulica para el caso de la Ingeniería civil. Se entiende por obra hidráulica o infraestructura hidráulica a una construcción, en el campo de la ingeniería civil, donde el elemento dominante tiene que ver con el agua. También se aplica en los procesos de transporte de fluidos ya que proporciona el fundamento físico del transporte de masa, calor y cantidad de movimiento en el ambiente. Las relaciones constitutivas describen las propiedades macroscópicas del movimiento de un fluido. Por ejemplo, la Ley de Newton de viscosidad, y la ley de Fourier de la transferencia de calor La ley de Newton de viscosidad se considera porque ilustra la analogía entre el transporte de masa y energía. Siempre que exista una diferencia de concentración de dos o más sustancias en una mezcla de fluidos, sucederá un transporte, o una difusión de masa. Esto ocurre al construir canales y embalses por el transporte de fluidos que estos realizan o bien por el estancamiento que realizan.

4.1. Áreas de aplicación donde se presentan el tema de mecánica de los fluidos: 4.1.1. Hidrometría: Diseño y usos de instrumentos utilizados en el laboratorio y en campo. Métodos de colección y análisis de datos. Medición de parámetros como velocidad, caudal, nivel, temperatura, salinidad y transporte de sedimentos. 4.1.2. Hidráulica experimental y modelación física: Modelación de flujos tridimensionales, turbulentos y no permanentes mediante la utilización de equipos de laboratorio y modelos físicos a escala reducida. Aplicación principal en el diseño de estructuras hidráulicas y sus efectos en el medio fluido y cause. 4.1.3. Hidráulica computacional: Modelación de procesos hidrodinámicos mediante el uso de modelos numéricos. Aplicaciones en rotura de presas, flujo de mareas, dispersión de contaminantes. 4.1.4. Hidráulica ambiental: Estudia el trabajo del impacto de los trabajos de ingeniería en los ecosistemas naturales, calidad del agua y protección del medio ambiente. 4.1.5. Administración de recursos hídricos: Planeamiento y administración del agua teniendo en cuenta los aspectos políticos legales, ambientales y de desarrollo sostenible. Solución de conflictos entre los usos del agua y los usuarios 5. Conclusiones. 

El diseño de turbo maquinarias como bombas, hélices y turbinas de todo tipo requieren claramente de conocimientos de mecánica de fluidos. La lubricación es también un área de aplicaciones importantes.

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Las Aplicaciones de mecánica de fluidos se ha dividido en diferentes ramas que cubren diferentes aspectos de la ingeniería, la física, las matemáticas, etc. están destinadas a solucionar problemas de la vida cotidiana que son incapaces de resistir esfuerzos cortantes, y esto provoca que no tengan una forma de fin desarrolla nueva tecnología y descubrir. Los principales son; Aerodinámica de Vuelo, hidráulica en los distintos campos.

6. BIBLIOGRAFIA 1. http://www.loseskakeados.com/joomla/index.php?option=com_docman&task=do c_download&gid=27223&Itemid=96 2. https://es.slideshare.net/mayomefer/historia-de-aplicacion-de-ingenieria-demecanica-de-fluidos-en-desarrollo-social-autoguardado 3. http://www.ibero.mx/campus/publicaciones/fisica/pdf/12Mecanicadefluidos.pdf 4. https://www.academia.edu/24479809/GASES_Y_APLICACION_DE_LA_MECANICA_ DE_FLUIDOS_EN_LA_INGENIERIA_CIVIL