tipos de flujos

7/17/2019 Tipos de Flujos

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Principales ecuacione



Principales ecuacione

El movimiento de los fuidos puede clasicarse de muchas

maneras, según dierentes criterios y según sus dierentescaracterísticas, este puede ser:

Flujo turbulento: • Este tipo de fujo es el que mas se presenta en la practica de ingeniería.

En este tipo de fujo las partículas del fuido se mueven en trayectoriaserráticas, es decir, en trayectorias muy irregulares sin seguir un ordenestalecido, ocasionando la transerencia de cantidad de movimiento deuna porci!n de fuido a otra, de modo similar a la transerencia decantidad de movimiento molecular pero a una escala mayor.

• En este tipo de fujo, las partículas del fuido pueden tener tama"os quevan desde muy peque"as, del orden de unos cuantos millares demol#culas, hasta las muy grandes, del orden de millares de pies cúicosen un gran remolino dentro de un río o en una ráaga de viento.



La ecuaci!n para el flujo turbulento se puede escribir de una forma análoga a la ley de

Newton de la viscosidad:

donde:η : viscosidad aparente, es factor que depende del movimiento del fluido y de su densidad.



En situaciones reales, tanto la viscosidad como la turbulencia contribuyen al esfuerzocortante:

En donde se necesita recurrir a la e%perimentaci!n para determinar estetipo de escurrimiento.



Factores que hacen que un ujose torne turbulento:

• &a alta rugosidad supercial de la

supercie de contacto con el fujo,sore todo cerca del orde de ataque ya altas velocidades, irrumpe en la 'onalaminar de fujo y lo vuelve turulento.

• (lta turulencia en el fujo de entrada.En particular para prueas en túneles

de viento, hace que los resultadosnunca sean iguales entre dos túnelesdierentes.

• )radientes de presi!n adversos comolos que se generan en cuerpos gruesos,

penetran por atrás el fujo y a medidaque se despla'an hacia delante lo*arrancan*.

• +alentamiento de la supercie por elfuido, asociado y derivado del conceptode entropía, si la supercie de contacto

está muy caliente, transmitirá esaenergía al fuido y si esta transerencia



Flujo laminar:

e caracteri'a porque el movimiento de las partículas del fuido seproduce siguiendo trayectorias astante regulares, separadas y

perectamente denidas dando la impresi!n de que se tratara delaminas o capas mas o menos paralelas entre si, las cuales sedesli'an suavemente unas sore otras, sin que e%ista me'clamacrosc!pica o intercamio transversal entre ellas.



La ley de Newton de la viscosidad es la que rige el flujo laminar:

• Esta ley estalece la relaci!n e%istente entre el esuer'o cortantey la rapide' de deormaci!n angular. &a acci!n de la viscosidad

puede amortiguar cualquier tendencia turulenta que puedaocurrir en el fujo laminar.

• En situaciones que involucren cominaciones de aja viscosidad,alta velocidad o grandes caudales, el fujo laminar no es estale,lo que hace que se transorme en fujo turulento.



Flujo incompresible:

Es aquel en los cuales los camios de densidad de un punto a otroson despreciales, mientras se e%aminan puntos dentro del campo defujo, es decir:

&o anterior no e%ige que la densidad sea constante en todos lospuntos. i la densidad es constante, oviamente el fujo esincompresile, pero seria una condici!n mas restrictiva.



Flujo permanente:

&lamado tami#n fujo estacionario.Este tipo de fujo se caracteri'a porque las condiciones de velocidadde escurrimiento en cualquier punto no camian con el tiempo, o seaque permanecen constantes con el tiempo o ien, si las variaciones enellas son tan peque"as con respecto a los valores medios. (sí mismo

en cualquier punto de un fujo permanente, no e%isten camios en ladensidad, presi!n o temperatura con el tiempo, es decir:



-ado al movimiento errático de las partículas de un fuido, siempree%iste peque"as fuctuaciones en las propiedades de un fuido en unpunto, cuando se tiene fujo turulento. ara tener en cuenta estasfuctuaciones se dee generali'ar la denici!n de fujo permanentesegún el parámetro de inter#s, así:

donde:

/t: es el parámetro velocidad, densidad, temperatura, etc.

El fujo permanente es mas simple de anali'ar que el no permanente, porla complejidad que le adiciona el tiempo como variale independiente.



Flujo no permanente:

&lamado tami#n fujo no estacionario.En este tipo de fujo en general las propiedades de un fuido y lascaracterísticas mecánicas del mismo serán dierentes de un punto aotro dentro de su campo, además si las características en un puntodeterminado varían de un instante a otro se dice que es un fujo no

permanente, es decir:

donde:

/: parámetro a anali'ar

El fujo puede ser permanente o no, de acuerdo con el oservador.



Flujo uniforme:

Este tipo de flujos son poco comunes y ocurren cuando el vector velocidad entodos los puntos del escurrimiento es idéntico tanto en magnitud como endireccin para un instante dado o e!presado matem"ticamente:

#onde el tiempo se mantiene constante y s es un desplazamiento encualquier direccin.



Flujo no uniforme:

Es el caso contrario al flujo uniforme, este tipo de flujo se encuentra cerca defronteras slidas por efecto de la viscosidad

Flujo unidimensional:

Es un flujo en el que el vector de velocidad slo depende de una variableespacial, es decir que se desprecian los cambios de velocidad transversales a ladireccin principal del escurrimiento. #ic$os flujos se dan en tuber%as largas yrectas o entre placas paralelas.



Flujo bidimensional:

Es un flujo en el que el vector velocidad slo depende de dos variables espaciales.

En este tipo de flujo se supone que todas las part%culas fluyen sobre planosparalelos a lo largo de trayectorias que resultan idénticas si se comparan los planosentre si, no e!istiendo, por tanto, cambio alguno en direccin perpendicular a los

planos.

Flujo tridimensional:

El vector velocidad depende de tres coordenadas espaciales, es el caso mas general

en que las componentes de la velocidad en tres direcciones mutuamenteperpendiculares son funcin de las coordenadas espaciales !, y, z, y del tiempo t.

Este es uno de los flujos mas complicados de manejar desde el punto de vistamatem"tico y slo se pueden e!presar f"cilmente aquellos escurrimientos confronteras de geometr%a sencilla.



Flujo ideal:

Es aquel flujo incompresible y carente de friccin. La $iptesis de un flujo ideales de gran utilidad al analizar problemas que tengan grandes gastos de fluido,como en el movimiento de un aeroplano o de un submarino. 'n fluido que nopresente friccin resulta no viscoso y los procesos en que se tenga en cuenta su

escurrimiento son reversibles



NÚMERO DE REYNOLDS

En n(mero de )eynolds es la relacin entre la inercia presente en el flujo debidoa su movimiento y la viscosidad del fluido. *ara una tuber%a circular de di"metro +, por la que fluye un fluido de densidad

y viscosidad -, con una rapidez v, el n(mero de )eynolds se puede calcularmediante la e!presin:



• 'n flujo turbulento que fluye por un tubo de vidrio se vuelve laminar cuando la

velocidad se reduce $asta alcanzar un n(mero de )eynold igual a ///. Este valorse denomina 0n(mero cr%tico inferior de )eynolds1. 2odos los flujos para los que

son flujos laminares.

• En una instalacin de tuber%as un flujo laminar cambiar" a turbulento en el rango

• *or encima de 3/// el flujo se considera turbulento. E!perimentalmente se $acomprobado que ciertos flujos muy especiales siguen teniendo uncomportamiento laminar con un n(mero de )eynolds superior a 4///

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