Diapositiva sobre mecánica de fluidos
La mecánica de fluidos, rama de la ciencia que se ocupa del estudio de los fluidos (líquidos y gases) en estado de reposo o movimiento, es una importante asignatura de Ingeniería Civil, Mecánica y Química. Sus diversas ramas son la estática de fluidos, la cinemática de fluidos y la dinámica de fluidos.
Una sustancia que fluye se denomina fluido. Todas las sustancias líquidas y gaseosas se consideran fluidos. El agua, el petróleo y otros son muy importantes en nuestra vida cotidiana, ya que se utilizan para diversas aplicaciones. Por ejemplo, el agua se utiliza para la generación de electricidad en centrales hidroeléctricas y térmicas, el agua también se utiliza como refrigerante en centrales nucleares, el 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 se encuentran en estado de movimiento o de reposo. Tanto si el fluido está en reposo como en movimiento, está sometido a diferentes fuerzas y condiciones climáticas y se comporta en estas condiciones según sus propiedades físicas. La mecánica de fluidos se ocupa de tres aspectos del fluido: los aspectos estáticos, cinemáticos y dinámicos:
Revista de mecánica de fluidos
Es una rama de la mecánica del continuo, materia que modela la materia sin utilizar la información de que está formada por átomos; es decir, modela la materia desde un punto de vista macroscópico y no microscópico. La mecánica de fluidos, en especial la dinámica de fluidos, es un campo de investigación activo, típicamente complejo desde el punto de vista matemático. Muchos problemas están parcial o totalmente sin resolver y se abordan mejor con métodos numéricos, normalmente utilizando ordenadores. Una disciplina moderna, llamada dinámica de fluidos computacional (CFD), se dedica a este enfoque[2] La velocimetría de imágenes de partículas, un método experimental para visualizar y analizar el flujo de fluidos, también aprovecha la naturaleza altamente visual del flujo de fluidos.
El estudio de la mecánica de fluidos se remonta al menos a los tiempos de la antigua Grecia, cuando Arquímedes investigó la estática y la flotabilidad de los fluidos y formuló su famosa ley, conocida actualmente como el principio de Arquímedes, que se publicó en su obra Sobre los cuerpos flotantes, considerada generalmente como la primera obra importante sobre mecánica de fluidos. Los rápidos avances en mecánica de fluidos comenzaron con Leonardo da Vinci (observaciones y experimentos), Evangelista Torricelli (inventó el barómetro), Isaac Newton (investigó la viscosidad) y Blaise Pascal (investigó la hidrostática, formuló la ley de Pascal), y fueron continuados por Daniel Bernoulli con la introducción de la dinámica matemática de fluidos en Hydrodynamica (1739).
Para qué sirve la mecánica de fluidos
Un fluido está compuesto por átomos y moléculas. Dependiendo de la fase del fluido (gaseosa,líquida o supercrítica), la distancia entre las moléculas muestra órdenes de magnitud de diferencia, siendo la mayor en la fase gaseosa y la menor en la líquida. A medida que la distancia entre las moléculas o el camino libre medio del medio fluyente se aproxima al tamaño característico del dispositivo de flujo, el flujo no puede tratarse como continuo.
En un sólido, las moléculas forman una red regular y oscilan en torno a un punto de equilibrio. En este estado, existe una fuerte atracción entre las moléculas y la energía cinética de las moléculas no puede vencer esta fuerza en esta fase de la materia. Cuando se da suficiente energía a las moléculas, por ejemplo calentándolas, la materia se funde y, en consecuencia, se convierte en líquido. Las moléculas adquieren energía cinética como resultado del calor añadido y comienzan a moverse de forma irregular. Sin embargo, la densidad de líquidos y sólidos, es decir, las distancias moleculares medias en estas dos fases no difieren mucho entre sí. Cuando el líquido se vaporiza y pasa a la fase gaseosa, la densidad disminuye drásticamente, ya que las moléculas empiezan a moverse libremente entre las colisiones intermoleculares.
Qué es la mecánica de fluidos en ingeniería química
La mecánica de fluidos es una rama de la física que estudia los fluidos y su interacción con las fuerzas. Tanto los líquidos como los gases se consideran fluidos a efectos de esta rama de la ciencia. A menudo, el campo de la mecánica de fluidos se divide en dos campos de estudio más específicos. Se trata de la estática de fluidos y la dinámica de fluidos, que se ocupan de los fluidos en reposo y en movimiento, respectivamente. La mecánica de fluidos puede implicar matemáticas muy complejas, y la ayuda de los ordenadores modernos ha mejorado notablemente esta ciencia.
Las raíces cronológicas de la mecánica de fluidos se remontan al menos a los antiguos griegos. El físico e inventor griego Arquímedes fue el autor de algunos de los primeros estudios que conocemos sobre la estática de los fluidos, incluida la propiedad de la flotabilidad. Los filósofos persas de la época medieval combinaron estos trabajos antiguos con sus propios estudios de dinámica de fluidos, que actuaron como precursores de la dinámica de fluidos moderna. Figuras históricas tan conocidas como Leonardo da Vinci y Sir Isaac Newton, entre otros, hicieron notables contribuciones a nuestra comprensión de la mecánica de fluidos.