dinamica de fluidos
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCAFACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE INGENIERÍA DE LOS RECURSOS HÍDRICOS
MECÁNICA DE FLUIDOS I
DOCENTE: Ing. Coronel Delgado José Antonio.
TEMA:
“Dinámica de los fluidos”RESPONSABLES:
Córdova Alvarado Jordyn Bagner.
Mejía Regalado José Dilser.
Pinedo Guerrero Edwin.
Quispe Huamán Walter. Ramírez cruz Yalemi libertad.Silva Gálvez Reiner.
“DINÁMICA DE LOS
FLUIDOS”
«Dinámica de los fluidos»
CARACTERISTICAS DEL CAMPO DE FLUJO
CAMPO ESCALAR CAMPO VECTORIAL
Se define exclusivamente por la magnitud que adquiere la cantidad física a la cual
corresponde; ejemplos: presión, densidad y temperatura
En un campo vectorial además de la magnitud, se necesita definir una
dirección y sentido para la cantidad física a la cual corresponde esto es tres
valores escalares define la cantidad física; ejemplos: la velocidad, la
aceleración y la rotación.
CAMPO DE FLUJO Es cualquier región ocupada por fluido en movimiento.Donde sus magnitudes físicas (presión, densidad, etc)
Pueden variar de un punto a otro y en un mismo punto de un instante a otro.
Para definir a un campo tensorial se requiere nueve o mas componentes escalares; ejemplos: esfuerzo, deformación unitaria y momento de
inercia
CAMPO TENSORIAL.
«Dinámica de los fluidos»
CLASIFICACIÓN DE LOS FLUJOS
FLUJO TURBULENTO
Las partículas del fluido se mueven en trayectorias erráticas, es decir, en
trayectorias muy irregulares sin seguir un orden establecido
DONDE:n : viscosidad aparente, es factor que depende del movimiento del fluido y de su densidad.
FLUJO LAMINAR:
Porque el movimiento de las partículas del fluido se produce siguiendo trayectorias bastante regulares, separadas y perfectamente definidas.
La ley de Newton de la viscosidad es la que rige el
flujo laminar:
«Dinámica de los fluidos»
CLASIFICACIÓN DE LOS FLUJOS
FLUJO INCOMPRESIBLE
FLUJO COMPRESIBLE
FLUJO PERMANENTE
FLUJO NO PERMANENTE
FLUJO UNIFORME
FLUJO NO UNIFORME
FLUJO UNIDIMENSIONAL
FLUJO BIDIMENSIONAL
FLUJO IDEAL
«Dinámica de los fluidos»
LINEA DE CORRIENTE
Las líneas de corriente son curvas imaginarias dibujadas a través de un fluido en movimiento y que indican la
dirección de este en los diversos puntos del flujo fluido. La tangente en un punto
de la curva representan la dirección instantánea de la velocidad de las partículas fluidas en dicho punto.
LINEA DE CORRIENTE DE UNA VENA LIQUIDA
LINEA DE CORRIENTE
Es una línea imaginaria continua que en un instante dado es en cada punto
tangente al vector velocidad. Las líneas de corriente son por lo tanto las
envolventes del campo de velocidades de todas las partículas en un determinado
instante.
«Dinámica de los fluidos»
LINEA DE
CORRIENTE
Las líneas de corriente son líneas imaginarias dibujadas a través de un fluido en movimiento y que indican la dirección de éste en los diversos puntos del flujo de fluidos.
Debe observarse que la tangente en un punto a la línea de corriente nos da la dirección instantánea de la velocidad de las partículas del fluido, en dicho punto.
«Dinámica de los fluidos»
TUBO DE
CORRIENTE
Es la parte de un fluido limitado por un haz de líneas de corriente. Todas las partículas que se hallan en una sección de un tubo de corriente, al desplazarse continúan moviéndose
por su sección sin salirse del mismo. De igual forma ninguna partícula
exterior al tubo de corriente puede ingresar al interior del tubo
«Dinámica de los fluidos»
Cando hay un conjunto de líneas de corriente en el flujo de un fluido las velocidades de estas líneas es diferente en cada una, por ello se introduce un
coeficiente llamado COEFICIENTE DE CORIOLIS la magnitud de este coeficiente está entre 1 y 2, generalmente se usa 1.
ctezP
g
vB
2
2
Para puntos 1 y 2 de un sistema en el cual hay bombas, turbinas y se considera las pérdidas por fricción, el Bernoulli se expresa como:
)2
()2
( 22
22
11
21 z
Pgv
EEEzP
gv
eps
En la ecuación de Bernoulli en términos de carga es:
Carga de velocidad
Carga de presión
Carga de elevación
Pérdida de carga
POTENCIA HIDRÁULICA (PH): llamada también potencia bruta
BQPH POTENCIA DE BOMBA (PB): es la diferencia entre la potencia de salida y la potencia de entrada dividida entre la eficiencia de la bomba (eficiencia= trabajo producido/energía recibida).
EficienciaBBQ
P ESB
)(
«Dinámica de los fluidos»
TUBO DE VENTURI
El medidor consiste en un tubo con un estrechamiento en forma gradual y un
aumento también gradual practicado con la finalidad de asegurar la forma un régimen
estacionario (permanente).
Para aplicar las ecuaciones de mecánica de fluidos es necesario observar las líneas de
corriente .
«Dinámica de los fluidos»
ECUACIÓN DE
CONTINUIDAD
ECUACIÓN DE CONTINUIDAD PARA CAMBIO DE DIÁMETROS
FLUIDO IDEAL No viscoso. Estable. Incompresible. Irrotacional.
«Dinámica de los fluidos»
ECUACIÓN DE CONTINUIDAD
CONSERVACIÓN DE LA MATERIA
Cantidad neta de masa que atraviesa la superficie
de frontera de volumen, en unidad de tiempo
Rapidez de variacion de la masa Contenida en el volumen
ECUACIÓN DIFERENCIAL DE CONTINUIDAD
Flujo compresible permanente.
Flujo incompresible no permanente o permanente.
IMPORTANCIA DE LA CONTINUIDAD
AUMENTO O DISMINUCIÓN DE PRESIÓN Y VELOCIDAD
«Dinámica de los fluidos»
ECUACIONES DEL
MOVIMIENTO
«Dinámica de los fluidos»
a) La fuerza de superficie resultante en dirección del
movimiento
b) La fuerza de superficie debida a la resistencia del movimiento
()
c) Componentes de campo de fuerza debido al peso propio del elemento.
ECUACIONES DEL MOVIMIENTO
«Dinámica de los fluidos»
ECUACIONES DEL
MOVIMIENTO
Segunda ley de Newton:
«Dinámica de los fluidos»
ECUACIONES DEL MOVIMIENTOSegunda ley de Newton:
En el sistema ortogonal tridimensional.
En multiplicamos a la ecuación.
«Dinámica de los fluidos»
ECUACIONES DEL MOVIMIENTOSegunda ley de Newton:
Ecuación diferencial de Euler para flujo unidimensional
(línea de corriente).
Si multiplicamos por “” a (I) los resultados expresaran los trabajos mecánicos.
Se forma la ecuación diferencial equivalente:
CONCLUSIONES:
a) Si el flujo es permanente:
b) Si en el flujo no hay fricción.
«Dinámica de los fluidos»
ECUACIÓN DE LA ENERGÍA PARA
UNA VENA LÍQUIDA
Donde:
Para flujo turbulento:
Para flujo turbulento:
«Dinámica de los fluidos»
a) Si el flujo es turbulento y además es permanente.
b) Si además no hay pérdidas por fricción.
ECUACIÓN DE LA ENERGÍA PARA UNA VENA LÍQUIDA
«Dinámica de los fluidos»
CANTIDAD DE
MOVIMIENTO
Ecuación:
∑ 𝑭=𝒅 (𝒎𝒗 )𝒅𝒕
Además:
Entonces:
Coeficiente de Boussinesq
∑ 𝑭=∑ 𝜷𝝆𝑸𝒗 +𝝏𝝏𝒕∫ 𝝆𝑸𝒅𝒔
Para un fluido incomprensible y permanente:
Entonces:
«Dinámica de los fluidos»
PRINCIPIO DE LA CANTIDAD DE MOVIMIENTO
APLICADO A LA CORRIENTE LÍQUIDO
𝑭=∫∀
. 𝝏 (𝝆 𝒗 )𝝏 𝒕
.𝒅∀+∫𝑨
.
(𝝆𝒗 ) (𝒗𝒅𝑨 )
Fluidos incomprensibles:
Flujo permanente:
∑ 𝑭=𝜷 𝝆𝑸 (𝒗𝟐−𝒗𝟏)
«Dinámica de los fluidos»
PRINCIPIO DE LA CANTIDAD DE MOVIMIENTO
APLICADO A LA CORRIENTE LÍQUIDO
APLICACIONES DE LA CANTIDAD DE MOVIMIENTO