El texto se divide en seis capítulos, en el primer capítulo se describe de forma didáctica y con sus respectivos ejemplos los conceptos básicos de la mecánica de fluidos. En el segundo capítulo se definen y explican las principales propiedades de los fluidos, presentando ejemplos que permiten apropiar de forma clara cada una de estas propiedades. En el tercer capítulo, se aborda todo lo relacionado con el comportamiento de los fluidos en reposo, específicamente las fuerzas que se generan sobre cuerpos inmersos en un fluido, además, se describen los conceptos de flotación y estabilidad de los sólidos inmersos en un fluido. En el cuarto capítulo, se hace una descripción fisicomatemática de las principales leyes de conservación y su aplicación a los fluidos, permitiendo identificar conceptos como; flujo másico, caudal, energía de un flujo, etc. En el capítulo 5, se aborda todo lo relacionado con el transporte de fluidos a través de tuberías, incluyendo la energía requerida para dicho transporte, las pérdidas de energía por fricción y por accesorios. Finalmente, en el sexto capítulo, se hace una breve descripción de los principales parámetros a tener en cuenta para la selección e instalación de bombas centrifugas. En cada capítulo se plantean ejercicios relacionados con los respectivos temas que deben ser desarrollados numéricamente, utilizando principalmente el software Engineering Equation Solver-EES.This book is divided into six chapters. In the first chapter described in a didactic way and with their respective examples the basic concepts of fluid mechanics. In the second chapter, the main properties of fluids are defined and explained, showing examples that clearly allow to appropriate each of these properties. In the third chapter, is abording all related to resting fluids, specifically the forces that are generated on bodies immersed in a fluid, also, the concepts of flotation and stability of the solids immersed in a fluid are described. In the fourth chapter, a physicomathematical description of the main conservation laws and their application to fluids are addressed, allowing to identify concepts such as; mass flow, volumetric flow, flow energy, etc. In the fifth Chapter, everything related to the transport of fluids through pipes is addressed, including the energy required for such transport and the energy lost by friction and by accessories. Finally, in the sixth chapter, a brief description of the main parameters to take into account for the selection and installation of centrifugal pumps is addressed. In each chapter, exercises related to the respective issues that must be developed numerically are raised, mainly using the Engineering Equation Solver-Ees software.CONTENIDO Prólogo...............................................................................................................................................13 Acrónimos..........................................................................................................................................15 Glosario..............................................................................................................................................17 Símbolos ............................................................................................................................................19 Introducción .......................................................................................................................................21 CAPÍTULO UNO Cantidades Físicas, Dimensiones, Unidades y Conceptos Básicos ...................................................25 1.1. Cantidades físicas.................................................................................................................25 1.2. Dimensiones.........................................................................................................................26 1.3. Unidades...............................................................................................................................26 1.3.1. Sistema Internacional de Unidades..............................................................................27 1.3.2. Sistema Inglés de Unidades.........................................................................................29 1.3.3. Equivalencias en las Unidades ....................................................................................31 1.4. Definición de fluido..............................................................................................................33 1.5. Historia de la mecánica de fluidos........................................................................................35 1.6. Maquina de fluido.................................................................................................................36 1.7. Ejercicios propuestos............................................................................................................38 1.8. Prácticas para hacer en clase ................................................................................................38 CAPÍTULO DOS Propiedades de los Fluidos.................................................................................................................43 2.1. Densidad...............................................................................................................................44 2.1.1. Densidad de gases ideales............................................................................................45 2.2. Peso específico .....................................................................................................................45 2.3. Gravedad específica..............................................................................................................46 2.4. Volumen específico...............................................................................................................48 2.5. Compresibilidad ...................................................................................................................48 2.6. Coeficiente de expansión volumétrica..................................................................................50 2.7. Presión de vapor...................................................................................................................51 2.8. Energía y calor específico.....................................................................................................52 2.9. Tensión superficial y capilaridad..........................................................................................55 2.10. Viscosidad...........................................................................................................................58 2.10.1. Viscosidad dinámica ..................................................................................................58 2.10.2. Viscosidad cinemática ...............................................................................................61 2.10.3. Fluidos Newtonianos y no-Newtonianos...................................................................61 2.10.4. Índice de viscosidad (IV)...........................................................................................63 2.10.5. Medición de Viscosidad.............................................................................................65 2.11. Presión ................................................................................................................................70 2.11.1. Presión atmosférica....................................................................................................70 2.11.2. Presión manométrica .................................................................................................71 2.11.3. Presión absoluta .........................................................................................................71 2.12. Temperatura........................................................................................................................72 2.13. Ejercicios propuestos..........................................................................................................73 2.14. Prácticas para hacer en clase ..............................................................................................76 CAPÍTULO TRES Estática de Fluidos.............................................................................................................................83 3.1. Presión en un punto ..............................................................................................................83 3.2. Variación de presión en un fluido .........................................................................................85 3.2.1. Variación de la presión en fluidos en reposo ...............................................................87 3.2.2. Manómetros.................................................................................................................88 3.2.3. Presión en la atmósfera................................................................................................92 3.3. Fuerza hidrostática aplicada en áreas planas........................................................................93 3.4. Fuerza hidrostática aplicada en superficies curvas...............................................................99 3.4.1. Superficie curva de sección transversal conocida........................................................99 3.4.2. Superficie curva de sección transversal compleja .....................................................105 3.5. Cabeza piezométrica...........................................................................................................111 3.6. Flotación.............................................................................................................................112 3.7. Estabilidad..........................................................................................................................114 3.8. Fluidos en recipientes lineal-mente acelerados..................................................................118 3.9. Fluidos en recipientes con velocidad angular constante ....................................................119 3.10. Ejercicios propuestos........................................................................................................120 3.11. Prácticas para hacer en clase ............................................................................................126 CAPÍTULO CUATRO Hidrodinámica..................................................................................................................................133 4.1. Introducción al movimiento de fluidos...............................................................................135 4.2. Relaciones integrales para un volumen de control.............................................................136 4.2.1. Flujo de volumen y flujo de masa..............................................................................138 4.2.2. Teorema de transporte de Reynolds...........................................................................139 4.2.3. TTR para un volumen de control unidimensional fijo...............................................139 4.2.4. TTR para un volumen de control fijo arbitrario. .......................................................141 4.2.5. TTR para un volumen de control moviéndose a velocidad constante.......................141 4.3. Relación integral aplicada a la ley de conservación de la masa.........................................142 4.3.1. Flujo incompresible. ..................................................................................................143 4.3.2. Caudal........................................................................................................................144 4.4. Relación integral aplicada a la ley de conservación del momentum..................................146 4.4.1. Conservación del momentum lineal en el flujo unidimensional................................146 4.5. Relación integral aplicada a la ley de conservación de la energía .....................................149 4.5.1. Ley de conservación de la energía palicada a un flujo unidimensional.....................150 4.5.2. Ley de conservación de la energía palicada a un flujo estable. .................................150 4.5.3. Ecuación de Bernoulli para fluido ideal ....................................................................151 4.6. Relaciones diferenciales para las leyes fundamentales......................................................155 4.6.1. Campo de aceleración de un fluido............................................................................155 4.7. Relaciones diferenciales aplicada a la ley de conservación de masa .................................157 4.7.1. Flujo estable y compresible. ......................................................................................159 4.7.2. Flujo incompresible. ..................................................................................................159 4.8. Relación diferencial aplicada a la ley de conservación de momentum..............................160 4.9. Relación diferencial aplicada a la ley de conservación de la energía.................................165 4.10. Resumen de ecuacines diferenciales para un fluido .........................................................167 4.11. Ejercicios propuestos........................................................................................................169 4.12. Prácticas para hacer en clase ............................................................................................171 CAPÍTULO CINCO Estudio de flujos internos.................................................................................................................177 5.1. Energía en flujo interno ......................................................................................................178 5.2. Potencia requerida por la bomba ........................................................................................180 5.3. Potencia de los motores de fluido.......................................................................................180 5.4. Número de Reynolds..........................................................................................................181 5.5. Pérdidas primarias de energía o pérdidas por fricción .......................................................183 5.5.1. Flujo laminar..............................................................................................................184 5.5.2. Flujo turbulento .........................................................................................................185 5.6. Pérdidas secundarias de energía o pérdidas por accesorios................................................189 5.7. Conductos y tuberías comerciales......................................................................................191 5.8. Sistema de tuberías.............................................................................................................192 5.8.1. Parámetros básicos en un sistema de tuberías...........................................................193 5.8.2. Criterios a tener en cuenta en el diseño de sistemas de tuberías...............................194 5.8.3. Sistema de tuberías en serie.......................................................................................195 5.9. Sistema de tuberías en paralelo ..........................................................................................216 5.9.1. Sistemas con dos tuberías en paralelo .......................................................................218 5.9.2. Sistemas con tres o más tuberías en paralelo.............................................................222 5.10. Ejercicios propuestos........................................................................................................227 5.11. Prácticas para hacer en laboratorio...................................................................................231 CAPÍTULO SEIS Selección y aplicación de Bombas Centrífugas...............................................................................239 6.1. Bombas de desplazamiento positivo ..................................................................................239 6.2. Bombas rotodinámicas.......................................................................................................241 6.3. Conceptos básicos de bombas centrífugas .........................................................................243 6.3.1. Instalación de una bomba ..........................................................................................243 6.3.2. Altura manométrica total (hA )....................................................................................244 6.3.3. Altura aspiración manométrica de la bomba (Hs ) .....................................................245 6.3.4. Cabeza neta de succión positiva (NPSH). .................................................................245 6.3.5. Golpe de ariete...........................................................................................................247 6.4. Leyes de semejanza de bombas centrífugas.......................................................................248 6.5. Datos de los favricantes de bombas centrífugas.................................................................249 6.5.1. Tamaño de impulsor, conexión de succión y de descarga .........................................249 6.5.2. Curva característica de una bomba............................................................................249 6.6. Sección de una bomba........................................................................................................251 6.6.1. Punto de operación de una bomba.............................................................................251 6.6.2. Criterios para la selección de una bomba ..................................................................252 6.7. Consideraciones a tener en cuenta en la instalación de la bomba ......................................256 6.7.1. Línea de succión ........................................................................................................256 6.7.2. Línea de descarga ......................................................................................................257 6.8. Velocidades de flujo recomendadas....................................................................................258 6.9. Ejercicios propuestos..........................................................................................................258 6.10. Prácticas para hacer en laboratorio...................................................................................261 Bibliografía ......................................................................................................................................265 Índice alfabético...............................................................................................................................267