Fluidos dinamicos

"Sería posible describir todo científicamente, pero no
tendría ningún sentido; carecería de significado el que
usted describiera a la sinfonía de Beethoven como una
variación de la presión de la onda auditiva."
Albert Einstein

Autores:
1) Alegría Morales Carlos Daniel
2) García Carrera Diana
3) Lupiàn Ugalde Valeria
4) Reséndiz Badillo Ramiro
ENERGÍA RENOVABLES (Área. Energías Solar)
Prof. ING. Sandra Soto Álvarez
17 de
Agosto de 2016

Fluidodinámica
La dinámica de
fluidos estudia
los fluidos en
movimiento y es
una de las ramas
más complejas
de la mecánica.

El movimiento de un fluido real es muy
complejo. Para simplificar su descripción
consideraremos el comportamiento de un
fluido ideal cuyas características son las
siguientes:
Pero…..

Fluido no
viscoso
Se desprecia la
fricción interna
entre las distintas
partes del fluido.

Flujo
estacionario
La velocidad del
fluido en un punto es
constante con el
tiempo.

Fluido
incompresible
La densidad del
fluido permanece
constante con el
tiempo.

Fluido
turbulento
Es el que mas se presenta en
la practica de ingeniería.
En este tipo de flujo las
partículas del fluido se
mueven en trayectorias
erráticas.

No presenta torbellinos, es
decir, no hay momento
angular del fluido respecto
de cualquier punto.
Flujo
irrotacional

Fluido
viscoso
Propiedad de los fluidos que se
refiera el grado de fricción interna; se
asocia con la resistencia que
presentan dos capas adyacentes
moviéndose dentro del fluido. Debido a
esta propiedad parte de la energía
cinética del fluido se convierte en
energía interna.

Flujo Newtoniano
Es aquél cuya
viscosidad varía con la
temperatura y presión,
pero no con la variación
de la velocidad.

Flujo NO Newtoniano
Es aquél cuya
viscosidad varía
con la temperatura
y presión, pero no
con la variación de
la velocidad.

Para empezar con
mas detalle del
estudio de fluidos
dinámicos tenernos
que saber los
siguiente conceptos:

INTRODUCCIÓN AL
ESTUDIO DEL FLUJO EN
TUBERÍA

El golpe de ariete se origina
debido a que el fluido es
ligeramente elástico.
En consecuencia, cuando se
cierra bruscamente
una válvula o un grifo instalado
en el extremo de una tubería de
cierta longitud, las partículas de
fluido que se han detenido son
empujadas por las que vienen
inmediatamente detrás y que
siguen aún en movimiento.
¿QUÉ ES GOLPE DE ARIETE?

 La sobrepresión generada puede llegar entre más de 60 y 100 veces la presión
normal de la tubería.
 La fuerza del golpe de ariete es directamente proporcional a la longitud del
conducto, ya que las ondas de sobrepresión se cargarán de más energía, e
inversamente proporcional al tiempo durante el cual se cierra la llave: cuanto
menos dura el cierre, más fuerte será el golpe.
Consecuencias

Si el cierre o apertura de la válvula es brusco, es decir, si el tiempo de
cierre es menor que el tiempo que tarda la onda en recorrer la tubería ida y
vuelta, la sobrepresión máxima se calcula como:
Modelo matemático del golpe de ariete

A su vez, la velocidad de la onda se calcula como:
Modelo matemático del golpe de ariete

Módulo de elasticidad (módulo de
Young) de la tubería
Módulo elástico del fluido ó
Módulo de Bulk

La cavitación es un fenómeno físico, mediante el cual un
líquido, en determinadas condiciones, pasa a estado gaseoso
y unos instantes después pasa nuevamente a estado líquido.
Este fenómeno tiene dos fases:
1. Cambio de estado líquido a estado gaseoso.
2. Cambio de estado gaseoso a estado líquido.
¿Qué es la cavitación?

La cavitación es un
fenómeno muy
frecuente en
sistemas hidráulicos
donde se dan
cambios bruscos de
la velocidad del
líquido.
¿Cuándo puede haber cavitación?
En partes móviles:
 Álabes de turbinas
 Rodetes de bombas
 Hélices de barcos
En partes no móviles:
 Estrangulamientos
bruscos
 Regulación mediante
orificios
 En válvulas reguladoras
EJEMPLOS

¿Cuáles son los efectos de la cavitación?
EFECTOS
 Ruidos y golpeteos.
 Vibraciones.
 Erosiones del material (daños debidos a la cavitación).

Para comprender por
que razón la presión
del agua en el punto
de estrangulamiento
de una válvula llega a
ser menor que la
presión de vapor se
tienen que tener
varios factores en
cuenta por lo cual se
explicará en la
siguiente figura.
Ejemplo

¿Qué es
Principio de
continuidad?
Es la expresión del principio de conservación de la masa líquida (en ausencia de
manantiales y sumideros) ⇒ el flujo de masa que pasa a través de una
superficie cerrada S debe ser igual a la disminución, por unidad de
tiempo, de la masa de fluido contenido en su interior.

La ecuación de continuidad
no es más que un caso
particular del principio de
conservación de la masa. Se
basa en que el caudal (Q)
del fluido ha de permanecer
constante a lo largo de toda
la conducción.
Principio de continuidad

Recuerda que CAUDAL es:
caudal es la cantidad de
fluido que circula a través
de una sección del ducto
(tubería, cañería,
oleoducto, río, canal,...)
por unidad de tiempo.
Ósea:

ECUACIÓN CONTINUA
Es aquella que determina un valor en
función de otro.
la ecuación se representa así;
Q=A1V1=A2V2
Donde :
Q= caudal m³/s
A= área transversal del tubo de corriente o conducto m²
V= velocidad m/s

La ecuación de continuidad parte de las bases
ideales siguientes:
1 El fluido es incompresible. ES DECIR LA DENSIDAD ES CONSTANTE
4
3
2
5
6
La temperatura del fluido no cambia.
El flujo es continuo, es decir su velocidad y presión no dependen del tiempo.
El flujo es laminar. (Velocidad constante con el tiempo.)
No existe rotación dentro de la masa del fluido, es un flujo irrotacional. (no hay momento angular).
No existen pérdidas por rozamiento en el fluido, es decir no hay viscosidad. (no hay resistencia entre
capas adyacentes del fluido que se mueven una respecto a la otra).

Principio de Bernoulli
También
denominado ecuación
de Bernoulli o trinomio
de Bernoulli, describe el
comportamiento de un
fluido moviéndose a lo
largo de una corriente
de agua.

Historicidad
Daniel Bernoulli
(Groninga, 8 de febrero de 1700 - Basilea, 17 de
marzo de 1782) fue
un matemático, estadístico, físico y
médico neerlandés-suizo. Destacó no sólo
en matemática pura, sino también en las
llamadas aplicadas, principalmente
estadística y probabilidad. Hizo importantes
contribuciones en hidrodinámica y elasticidad.

En 1738 publicó su obra Hydrodynamica,
en la que expone lo que más tarde sería
conocido como el Principio de Bernoulli,
que describe el comportamiento de un
fluido al moverse a lo largo de un
conducto cerrado. Daniel también hizo
importantes contribuciones a la teoría de
probabilidades.

Fundamentos de la Ecuación de Bernoulli
La energía de un fluido en cualquier momento
consta de tres componentes:
• cinética: es la energía debida a la velocidad
que posea el fluido;
• potencial o gravitacional: es la energía
debido a la altitud que un fluido posea;
• energía de presión: es la energía que un
fluido contiene debido a la presión que posee.

Ecuación de Darcy-Weisbach
Es una ecuación empírica que
relaciona la pérdida de carga
hidráulica (o pérdida de
presión) debido a la fricción a
lo largo de una tubería dada
con la velocidad media del
flujo del fluido.

Fórmula en función del caudal

Gracias
Fisicoquímica
Agosto 2016

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