sesion 06 - hidrocinematica
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FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL
CURSO: MECANICA DE FLUIDOS
SESION 06: HIDROCINEMATICA
- TEORIA -
AUTOR: Ing. JORGE RONDO VASQUEZ
TRUJILLO - PERÙ
I. INTRODUCCION HIDRODINÁMICA
Estudia el movimientos de los fluidos, es decir, el flujo de
los fluidos
Este estudio se realiza describiendo las propiedades de
los fluidos (densidad, velocidad) en cada punto del
espacio en función del tiempo.
I. INTRODUCCIÓN• La naturaleza del movimiento de un fluido real es muy compleja y no
siempre puede ser estudiada de forma exacta mediante el análisis
matemático.
• Contrariamente a lo que sucede con los sólidos, las partículas de un
fluido en movimiento pueden tener deferentes velocidades y estar
sujetas a distintas aceleraciones.
• Las ecuaciones básicas que nos permiten predecir el comportamiento
de los fluidos son:
A. El principio de conservación de masa, a partir del cual se obtiene
la ecuación de continuidad.
B. El principio de conservación de la energía.
C. El principio de conservación de la cantidad de movimiento que nos
permite determinar las fuerzas dinámicas ejercidas por los fluidos
en movimiento.
II. SISTEMAS Y VOLUMENES DE CONTROL.
2.1. Sistema
Un sistema se define como una cantidad arbitraria de masa de
identidad fija limitada por el entorno a través de una frontera. Los
contornos del sistema forman una superficie cerrada, y ésta superficie
puede variar con el tiempo, de manera que contenga la misma masa
durante los cambios en condición. El sistema puede contener una masa
infinitesimal o una masa finita grande de fluidos de fluidos y sólidos a
voluntad del investigador
II. SISTEMAS Y VOLUMENES DE CONTROL.2.2. Volumen de control.
Es una región fija en el espacio, a través de cuyos límites puede
fluir, masa, momento, energía, etc. El límite del volumen de control
se denomina superficie de control. El volumen de control puede ser de
cualquier tamaño y forma. La cantidad y la identidad de la materia en el
volumen de control permanecen fijas
III. FLUJO DE FLUIDOS3.1. Flujo permanente.
Un flujo es permanente cuando las propiedades del fluido y las
condiciones del movimiento en cualquier punto no cambian con el
tiempo.
En un punto cualquiera del fluido, la velocidad de las sucesivas
partículas que ocupan ese punto en los sucesivos instantes es la
misma.
Por lo tanto, la velocidad es constante respecto del tiempo, pero puede
variar de un punto a otro, es decir ser variable respecto de las
coordenadas. De la misma manera las otras magnitudes tales como la
densidad, la presión y la temperatura no varían con el tiempo, esto es
Un ejemplo lo constituye el flujo de un líquido a través de una tubería
larga recta de sección constante y a caudal constante.
/ 0t / 0p t / 0T t
III. TIPOS DE FLUJO DE FLUIDOS
3.2. Flujo no permanente.
Un flujo es no permanente cuando las propiedades del
fluido y las condiciones en cualquier punto cambian con el
tiempo, es decir
Un ejemplo de éste tipo de flujo lo constituye el
movimiento de un fluido a través de una tubería de
sección constante pero a caudal variable
/ 0v t
0/ sp
III. TIPOS DE FLUJO DE FLUIDOS
3.3. Flujo uniforme.
Un flujo de fluidos es uniforme cuando en cualquier punto del fluido el vector
velocidad es idéntico, es decir con igual módulo, la dirección y el sentido en un
instante dado, esto se expresa mediante:
Esto significa que las otras magnitudes físicas del fluido no varían con las
coordenadas espaciales o bien
Un ejemplo lo constituye el movimiento de un fluido bajo presión a través de
tuberías de sección constante y gran longitud.
/ 0v s
/ 0s / 0p s
0/ sp
III. TIPOS FLUJO DE FLUIDOS3.4. Flujo no uniforme
Se dice que un flujo es no
uniforme, cuando el vector
velocidad en un instante
dado de un punto a otro- es
decir
De igual forma las otras
variables como la densidad,
presión, etc. Varía de un
punto a otro en la región del
fluido.
• Un ejemplo es el
movimiento de un fluido a
través de una tubería de
sección variable
/ 0v s
/ 0s / 0p s
III. TIPOS FLUJO DE FLUIDOS3.5. Flujo laminar.
Un flujo es laminar cuando las partículas del fluido se mueven a lolargo de trayectorias lisas en capas o láminas, deslizándose una capasobre la otra adyacente. En el flujo laminar se cumple la ley de Newtonde la viscosidad dad por
/v y
Laminar
Turbulento
III. TIPOS FLUJO DE FLUIDOS3.6. Flujo turbulento
En este tipo de flujo las partículas del fluido se mueven
siguiendo trayectorias irregulares originándose un
intercambio de cantidad de momentum molecular. Es un
ejemplo la cascada de un río.
III. Tipos de Flujos de fluidos
Flujo laminar
Ocurre cuando las
moléculas de un fluido
en movimiento siguen
trayectorias paralelas
Flujo turbulento
Ocurre cuando las
moléculas de un fluido en
movimiento siguen
trayectorias erráticas
III. TIPOS DE FLUJOS DE FLUIDOSFLUJO INCOMPRESIBLE
Aquel en el cual la densidad de cada
una de las partículas del fluido
permanecen relativamente
constantes mientras se mueve por el
campo de flujo
En este tipo de flujo se encuentran el
movimiento de los líquidos. Sin
embargo, algunos flujos gaseosos
de baja velocidad, como el flujo
atmosférico, también se puede
considerar como incompresible
0d
dt
III. TIPOS DE FLUJOS DE FLUIDOSFLUJO COMPRESIBLE
En general todos los fluidos
son compresibles en menor o
mayor grado. Es decir la
presión y la temperatura
cambia con la densidad
Un ejemplo de este tipo de
flujo es el movimiento de
masas de aire como los
huracanes, Movimiento
aerodinámico de un avión de
alta velocidad
0d
dt
III. TIPOS DE FLUJOS DE FLUIDOS
FLUJO VISCOSO:
Es quel flujo en el cual la
viscosidad no pueden despreciarse.
La viscosidad es el rozamiento
interno entre partículas que
componen el fluido.
FLUJO NO VISCOSO:
Es aquel en el cual se desprecian
los efectos de la viscosidad.
III. TIPOS DE FLUJOS DE FLUIDOSFLUJO ROTACIONAL.
Aquel flujo que presenta
vórtices. Son ejemplos de
este tipo los huracanes.
FLUJO IRROTACIONAL.
III. FLUJO DE FLUIDOS
3.7. Flujo unidimensional. En un flujounidimensional se desprecian las variaciones de la velocidad,presión, densidad, transversales a la dirección principal delmovimiento del fluido. El flujo a través de una tubería se puedeconsiderar unidimensional.
3.8 Flujo bidimensional. En este flujo se supone que
todas las partículas siguen trayectorias idénticas en planos
paralelos, por lo tanto, no hay cambios en el flujo en la dirección
normal a dichos planos. Es un ejemplo el movimiento de un
líquido a través de un vertedero.
3.9 Flujo tridimensional. Es aquel tipo de flujo general en
el que las componentes de la velocidad vx , vy y vz en direcciones
perpendiculares son funciones del tiempo y de las coordenadas
espaciales.
VI. FLUJO IDEAL.
En el estudio del movimiento de fluidos en muchos casos se
puede considerar como un flujo de fluidos ideal a aquel que
cumple con las siguientes características:
a. El fluido debe ser absolutamente incompresible.
b. El fluido debe carecer de viscosidad o rozamiento interno.
c. Debe ser de régimen estacionario
d. Debe ser un flujo irrotacional
V. 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.
V. Líneas de corriente
Dos líneas de corriente nunca se cruzan entre si,
cuando ocurre produciría un flujo inestable y
turbulento.
VI.LINEA DE CORRIENTEDebido a que la velocidad en dirección normal a la línea de
corriente no existe, entonces en la dirección perpendicular a
la línea de corriente no existe flujo.
En la Figura, se muestra la forma de algunas líneas de
corriente al colocarse diversos sólidos del flujo de fluidos
VI. 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.
