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MECANICA DE FLUIDOS FUNDAMENTO DE FLUJO DE FLUIDOS Mg. Alex Trujillo Barzola MECANICA DE FLUIDOS FLUJO DE FLUIDOS Estudia los fluidos en movimiento, es decir, el flujo de los fluidos TIPOS DE FLUJOS • Se denomina flujo de fluidos al movimiento de fluidos. Pueden ser: • 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 Flujo compresible: si su densidad varía con la posición al interior del fluido. Flujo estacionario: si la velocidad en cada punto del espacio permanece constante. Lo que no implica necesariamente que sea la misma en todos los puntos Flujo viscoso: aquel cuya viscosidad es apreciable Flujo rotacional: aquel que presenta vórtices FLUIDO IDEAL • No viscoso • En estado estacionario • Incompresible • Irrotacional http://images.google.cl/imgres?imgurl=http://sotaodaines.chrome.pt/sotao/histor59_amazon.jpg&imgrefurl=http://sotaodaines.chrome.pt/sotao/histor59.html&h=261&w=247&sz=17&hl=es&start=20&um=1&tbnid=2g28bJ8kwwM7RM:&tbnh=112&tbnw=106&prev=/images?q=rio+amazona&svnum=10&um=1&hl=es http://images.google.cl/imgres?imgurl=http://sotaodaines.chrome.pt/sotao/histor59_amazon.jpg&imgrefurl=http://sotaodaines.chrome.pt/sotao/histor59.html&h=261&w=247&sz=17&hl=es&start=20&um=1&tbnid=2g28bJ8kwwM7RM:&tbnh=112&tbnw=106&prev=/images?q=rio+amazona&svnum=10&um=1&hl=es ECUACIÓN DE CONTINUIDAD Es la expresión de la ley de conservación de la masa en el flujo de fluidos. Masa que pasa por la sección 1 es igual a la masa que pasa por la sección 2 212121 VVVVmm t x A t x A xAxA 2 2 1 1 2211 2211 vAvA .cteAvQ ECUACIÒN DE BERNOULLI A medida que un fluido se desplaza a través de un tubo de sección transversal y elevación variables, la presión cambia a lo largo del tubo. En 1738 el físico Daniel Bernoulli (1700–1782) dedujo una expresión fundamental que correlaciona la presión con la rapidez del fluido y la elevación. Daniel Bernoulli (Groninga, 8 de febrero de 1700 - Basilea, 17 de marzo de 1782) fue un matemático, estadístico, físico y médico holandés-suizo. En 1738 publicó su obra 'Hidrodinámica', en la que expone lo que más tarde sería conocido como el Principio de Bernoulli. http://es.wikipedia.org/wiki/Groninga http://es.wikipedia.org/wiki/8_de_febrero http://es.wikipedia.org/wiki/1700 http://es.wikipedia.org/wiki/Basilea http://es.wikipedia.org/wiki/17_de_marzo http://es.wikipedia.org/wiki/1782 http://es.wikipedia.org/wiki/Matem%C3%A1tico http://es.wikipedia.org/wiki/Estad%C3%ADstico http://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsico http://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A9dico http://es.wikipedia.org/wiki/Pa%C3%ADses_Bajos http://es.wikipedia.org/wiki/Suiza http://es.wikipedia.org/wiki/Principio_de_Bernoulli CONDICIONES PARA LA APLICACIÓN DE LA ECUACION DE BERNOULLI Viscosidad (fricción interna) = 0, es decir, se considera que la línea de corriente sobre la cual se aplica se encuentra en una zona “no viscosa” del fluido. Caudal constante. Flujo incompresible, donde la densidad es constante. La ecuación se aplica a lo largo de una línea de corriente o en un flujo irrotacional. Ecuación de Bernoulli Constituye una expresión del principio de conservación de la energía. Se considera que en el flujo existen tres tipos de energía: la energía cinética debida al movimiento, la energía de presión debida a la presión y la energía potencial gravitatoria debida a la elevación. Para una línea de corriente de un fluido sin fricción tenemos: 2 2 1 1 2 2 1 2 2 2 p v p v y y g g 2 2 p v y H Cte g Línea de alturas totales PROCECIMIENTO PARA APLICAR EL TEOREMA DE BERNOULLI: 1. Decidir cuales son los términos conocidos y cuales deben calcularse. 2. Determinar cuales son las 2 secciones del sistema que se usarán para escribir la ecuación de Bernoulli. Una de ellas se elige porque se concentran varios datos conocidos. En la otra, por lo general, algo habrá que calcularse. 3. Escribir la ecuación de Bernoulli para las dos secciones elegidas en el sistema. Es importante que la ecuación se escriba en la dirección del flujo. Es decir, el flujo debe proceder de la sección que esté en el lado izquierdo de la ecuación y dirigirse hacia la sección derecha. 4. Es necesario ser explicito en la denominación de los subíndices de los términos de la carga de presión, carga de elevación y carga de velocidad en la ecuación de Bernoulli. 5. Simplificar la ecuación, si es posible, con la cancelación de los términos que valgan cero o de los que aparezcan como iguales en ambos lados de la ecuación. 6. Despejar de la ecuación, en forma algebraica, el termino que se busca. 7. Sustituir cantidades conocidas y calcular el resultado, con unidades consistentes en todos los cálculos. 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: BOMBAS FRICCIÓN TURBINAS Energía adicional suministrada Energía perdida Energía extraída Energía en 2Energía en 1 =+ _ _ 1 2 2 2 22 1 2 11 22 z g vP hhhz g vP TfB 2 2 22 1 2 11 22 z g vP hhhz g vP TfB En la ecuación de Bernoulli en términos de carga es: Carga de velocidad Carga de presión Carga de elevación POTENCIA HIDRÁULICA (PH): llamada también potencia bruta hQPH