fluidos incompresibles

Objetivo

El objetivo de este documento es revisar y comprender los temas presentados en clase.
Introducción
La Mecánica de Fluidos es la rama de la ciencia que estudia el equilibrio y el movimiento de los fluidos, esto es, líquidos y gases. En los fluidos, puede producirse un movimiento relativo de las moléculas u átomos que forma parte de la estructura interna tanto en movimiento como enreposo, situación que no se produce nunca en los sólidos. La mecánica de fluidos puede dividirse en dos partes diferenciadas. La primera de ellas es la que estudia, básicamente, el movimiento de fluidos que circula por una trayectoria concreta, en el que el fenómeno característico es su transporte. En este tipo de circulación de fluidos, éstos circulan canalizados por el interior de conducciones ocauces, y por ello se denomina flujo interno. Es una ciencia básica en todas las ingenierías. Cuando el fluido objeto de estudio es el agua, la parte de la mecánica de fluidos que estudia su movimiento es la Hidráulica.
La segunda parte en que se divide la mecánica de fluidos es cuando estos circulan, en vez de por el interior de conducciones, a través en un conjunto de partículas sólidas,denominándose flujo externo, ya que en vez de circular el fluido por el interior de un sólido (una conducción), es el fluido el que envuelve toda la superficie exterior de los sólidos. En tecnología química, el conocimiento del flujo externo de fluidos es necesario pensando en que se aplica en multitud de operaciones básicas características de la industria química, como sedimentación, filtración, etc.Además, resulta básico en el tratamiento de cuantas operaciones impliquen transmisión de calor y transferencia de materia.
Tuberías
Se considera que las tuberías se componen de elementos y componentes básicamente, los elementos de tubos son tramos de tubos de diámetro constante y los componentes son válvulas, tes, codos, reductores o cualquier otro dispositivo que provoque una perdida en elsistema. Además de los componentes y elementos, las bombas agregan energía en el sistema y las turbinas extraen energía, los elementos y componentes se unen en juntas.
Flujo laminar
En el flujo laminar las partículas fluidas se mueven según trayectorias paralelas, formando el conjunto de ellas capas o láminas. Los módulos de las velocidades de capas adyacentes no tienen el mismo valor. El flujolaminar está gobernado por la ley que relaciona la tensión cortante con la velocidad de deformación angular, es decir, la tensión cortante es igual al producto de la viscosidad del fluido por el gradiente de las velocidades o bien r = Jidv / dy (véase Capítulo 1). La viscosidad del fluido es la magnitud física predominante y su acción amortigua cualquier tendencia a la turbulencia.
Velocidad criticaLa velocidad crítica de interés práctico para el ingeniero es aquella velocidad por debajo de la cual toda turbulencia es amortiguada por la acción de la viscosidad del fluido. La experiencia demuestra que un límite superior para el régimen laminar, en tuberías, viene fijado por un valor del número de Reynolds alrededor de 2.000, en la mayoría de los casos prácticos.
Flujo turbulento
En elflujo turbulento las partículas fluidas se mueven de forma desordenada en todas las direcciones. Es imposible conocer la trayectoria de una partícula individualmente. La tensión cortante en el flujo turbulento puede expresarse así:

Donde '1 (eta) = un factor que depende de la densidad del fluido y de las características del movimiento.
El primer término entre paréntesis (¡.,t) representa losefectos debidos a la viscosidad, y el segundo ('1) tiene en cuenta los efectos debidos a la turbulencia. Mediante los resultados obtenidos experimentalmente puede obtenerse la solución de las tensiones cortantes en el caso de flujos turbulentos. Prandtl sugirió la forma

para expresar las tensiones cortantes en flujos turbulentos. Esta fórmula tiene el inconveniente de que la longitud de mezcla 1...