Historia de la mecánica de de fluidos. La moderna mecáni ca de fluidos nace con Ludwing Prandtl, Prandtl, quien en 1904 elaboró la síntesis entre l a hidráulica práctica y la hidrodinámica teórica al introducir la teoría de capa límite. Varios matemáticos geniales del siglo XVIII; Bernouillí, Clairaut, D'Alembert, Lagrange y Euler habían elaborado, con la ayuda del cálculo diferencial e integral, una síntesis hidrodinámica perfecta; pero no habían obtenido resultados prácticos ni explicado ciertos fenómenos fenómeno s observados en la realidad. Por otro lado, los técnicos hidráulicos habían desarrollado multitud de fórmulas empíricas y experimentos para la solución de los problemas que las construcciones hidráulicas presentaban, sin preocuparse de buscarles base teórica alguna. El aporte de Prandtl fue justamente lograr que ambas tendencias se unifiquen para marcar el inicio de una nueva ciencia con base teórica y respaldo experimental. El cuadro presentado es una síntesis apretada de los científicos v técnicos que contribuyeron al desarrollo de la mecánica de fl uidos. 2. Conceptos.Mecánica de Fluidos e Ingeniería Mecánica de Fluidos (IMF) son términos que a veces se usan indistintamente, habiendo ciertamente diferencias entre ellos. Ciencia se define como una doctrina metódicamente formada y ordenada con un conocimiento cierto de las cosas por sus principios y causas; mientras que ingeniería es el conjunto de conocimientos y técnicas que aplican el saber científico a la solución de problemas espe cíficos de la realidad. La mecánica de fluidos es parte de la física y como tal, es una ciencia especializada en el estudio del comportamiento de los fluidos en reposo y en movimiento. Pero, ¿Qué es un fluido?, un fluido fluido se define como una sustancia que c ambia su forma con relativa facilidad, los fluidos incluyen tanto a los líquidos, que cambian de forma pero no de volumen, como a los gases, los cuales cambian fácilmente de forma y de volumen. Existe otra definición más elaborada que define a un fluido como una sustancia capaz de fluir; entiéndase la fluidez como la propiedad de deformarse continuamente bajo la acción de una fuerza tangente al piano de aplicación por pequeña que sea. La mecánica de fluidos forma parte de la currícula de la mayoría de ingenierías porque nos proporciona los fundamentos fundamentos y herramientas herrami entas necesarios para diseñar y evaluar equipos y procesos en campos c ampos tecnológicos tan diversos como el transporte de fluidos, generación de energía, control ambiental, vehículos de transporte, estructuras hidráulicas, etc. Tales fundamentos se refieren a la naturaleza de los fluidos y de las propiedades que los describen; las leyes físicas que gobiernan su comportamiento; la expresión matemática de estas leyes y las diversas metodologías que pueden emplearse en la solución de los problemas. La mecánica de fluidos clásica se divide principalmente en estática de fluidos y dinámica de fluidos.
La estática de fluidos se ocupa del estudio de las leyes y condiciones que rigen el equilibrio de los fluidos en reposo teniendo en cuenta la acción de las fuerzas a que se hallan sometidos. En tanto que, la dinámica de fluidos estudia las l eyes del movimiento de los fluidos, las fuerzas que intervienen en tal movimiento y su interacción con los cuerpos sólidos. Dada la complejidad de la materia en estudio, la dinámica de fluidos se subdivide por las características físicas del fluido o el tipo de método empleado para resolver el problema. El flujo viscoso es el estudio del flujo real, ya que al tener en consideración la viscosidad del fluido se producen las fuerzas vis cosas. El flujo turbulento se caracteriza porque las partículas de fluido tienen un movimiento tridimensional al azar que se suma al movimiento principal, produciéndose de esta forma las fluctuaciones de velocidad. En un flujo incompresible, las variaciones de densidad no se toman en cuenta para el cálculo del campo de flujo. Los flujos de líquidos y de algunos gases a baja vel ocidad caen dentro de esta categoría. La dinámica de fluidos computacional utiliza los métodos numéricos para solucionar las ecuaciones diferenciales que gobiernan el flujo de fluidos, ya que en forma analítica son imposibles de solucionar debido a su complejidad. En nuestro planeta existen dos fluidos importantísimos para la vida; el agua y el aire. Por esto, la mecánica de fluidos o fluidomecánica se puede dividir en la hidromecánica, si el fluido en estudio es el agua, o en la aeromecánica si se trabaja con el aire.
La hidrostática es el estudio del agua y de otros fluidos incompresibles en condiciones estáticas, mientras que l a hidrodinámica se ocupa del agua y de otros fluidos incompresibles en movimiento. La aerostática estudia las condiciones de equilibrio de los cuerpos inmersos en el aire en condiciones estáticas y la aerodinámica trata de las fuerzas producidas por los flujos de aire sobre los cuerpos o estructuras inmersos en éste y el diseño de vehículos terrestres y aéreos. La gasodinámica también conocida como dinámica de gases, es el estudio general de los flujos compresible subsónico e hipersónico con o sin procesos de transferencia de calor.
NOMBRE
APORTE
Arquímides (287-221 a.C))
Leyes de la flotación.
Leonardo da Vinci (1542-1519
Ecuación de continuidad. Bocetos de máquinas hidráulicas y voladoras.
Galileo Galilei
Fundamentos de hidrostática
Torricelli (1608-1647)
Salida por un orificio. Medición de presión atmosférica.
Pascal (1623-1662)
Ley de Pascal.
Newton (1642-1726)
Ley de viscosidad dinámica.
Bernoulli (1700-1782)
Teorema de Bernoulli.
Euler (1707-1783)
Ecuaciones diferenciales de movimiento del flujo ideal.
D'Alembert (1717-1783
Ecuación difeerencial de continuidad.
Chézy (1718-1798)
Circulación de agua en canales y tuberías.
Darcy
Movimiento a presión en tuberías
Lagrange (1736-1813)
Función potencial y función de corriente
Venturi (1746-1822)
Salida de líquidos por agujeros y boquillas.
Poiseuille (1799-1869)
Ecuación de resistencia en capilares.
Weisbach (1806-1871)
Fórmula de resistencia para tuberías.
Navier (1785-1836) y Stokes (1819-1903)
Ecuaciones diferenciales de movimiento de fuidos viscosos.
Reynolds (1842-1912)
Regímenes de flujo laminar y turbulento. Número de Reynolds.
Prandtl (1868-1945)
Teoría de la capa límite.
Blasius
Solución para capa límite laminar.
Von Karman
Solución para capa límite turbulenta.
