Fluidos

Conservación de la Cantidad de movimiento en un fluido. El funcionamiento de los Medidores de flujo para gases.
Tarea examen 2




1. Conservación de la cantidad de movimiento
También conocida como segunda Ley de Newton. Esta establece para un sistema que se mueve respecto a un marco inercial de referencia que:
“La suma de las fuerzas externas que actúan sobre el sistema es igual ala rapidez de cambio respecto al tiempo de la cantidad de movimiento lineal”.
Esto lo podemos expresar matemáticamente como sigue:

Donde:
: Fuerzas que actúan sobre el sistema
: Cantidad de movimiento lineal. Este viene dado por:

Conservación de la cantidad de movimiento angular
También conocida como momento de la cantidad de movimiento. Este concepto es similar al anterior peroreferido a sistema en rotación. Este establece que:
“La rapidez con que cambia el momento angular del sistema es igual a la suma de todos los momentos de torsión que actúan sobre él”.
Esto se puede expresar matemáticamente como sigue:

Donde:
Momento de torsión
: Momento angular. Este viene dado por:

El momento de torsión resultante se puede producir por la acción de fuerzassuperficiales, fuerzas volumétricas y torsores puntuales (flechas), es decir:

Aplicaciones de la conservación de la cantidad de movimiento:
La ley de conservación de la cantidad de movimiento de un sistema resulta muy útil para interpretar algunas situaciones dinámicas. Imponiendo su verificación obtenemos una relación que han de cumplir las masas y las velocidades de las partículas, por ejemplo,antes y después de una interacción (un choque elástico, una explosión de un proyectil en varios pedazos, un proceso de fisión o de fusión nuclear, etc..) Por tanto, si se conocen las velocidades de los objetos de un sistema físico, antes de que interaccionen, se pueden predecir relaciones entre las magnitudes involucradas después de la interacción. Con ello el problema queda acotado, aunque nocerrado, porque también se han de verificar en determinadas situaciones otras relaciones, particularmente la ley de conservación de la energía.
La Ley de conservación de la cantidad de movimiento señala que si sobre un sistema de partículas no actúan fuerzas externas o la suma de las fuerzas externas es nula, entonces la cantidad de movimiento total del sistema es constante.

¿En qué casos seaplicaría la ley de conservación de la cantidad de movimiento? ¿Por qué?

La dificultad principal que existe, para aplicar las leyes fundamentales de los sistemas físicos a un fluido, es la de seguir a una misma masa de fluido en todo momento. Además por lo general en la mecánica de fluidos interesa más el efecto que causa el movimiento de un fluido en un volumen o dispositivo determinado que lo quepuede ocurrir a una masa dada. Es por ello la conveniencia de plantear las ecuaciones para un volumen de control y no para un sistema. La determinación de las ecuaciones para un volumen de control se hace a partir de las ecuaciones o las leyes fundamentales.

2. El funcionamiento de los Medidores de flujo para gases
FACTORES PARA LA ELECCIÓN DEL TIPO DE MEDIDOR DE FLUIDO
* Rango: losmedidores disponibles en el mercado pueden medir flujos desde varios mililitros por segundo (ml/s) para experimentos precisos de laboratorio hasta varios miles de metros cúbicos por segundo (m3/s) para sistemas de irrigación de agua o agua municipal o sistemas de drenaje. Para una instalación de medición en particular, debe conocerse el orden de magnitud general de la velocidad de flujo así como elrango de las variaciones esperadas.
* Exactitud requerida: cualquier dispositivo de medición de flujo instalado y operado adecuadamente puede proporcionar una exactitud dentro del 5 % del flujo real. La mayoría de los medidores en el mercado tienen una exactitud del 2% y algunos dicen tener una exactitud de más del 0.5%. El costo es con frecuencia uno de los factores importantes cuando se...