Hidrodinamica

INTRODUCCIÓN.

La hidrodinámica es la parte de la hidráulica que estudia el comportamiento de los líquidos en movimiento. Para ello considera entre otros parámetros a la velocidad, la presión y el flujo del líquido.

En el estudio de la hidrodinámica el Teorema de Bernoulli, trata de la ley de la conservación de la energía, es de primordial importancia, pues señala que la suma de las energíascinética, potencial y de presión de un líquido en movimiento en un punto determinado es igual a la de otro punto cualquiera. La hidrodinámica investiga fundamentalmente a los fluidos incompresibles.

Las aplicaciones de la hidrodinámica se evidencian en el diseño de canales, puertos presas, cascos de los barcos, hélices turbinas y ductos en general.

Con el objetivo de facilitar el estudio delos líquidos en movimiento, generalmente se hacen las siguientes suposiciones:

1.- Los líquidos son completamente incompresibles.

2.- Se considera despreciable la viscosidad. Es decir, se supone que los líquidos son ideales, por ello no presentan resistencia al flujo, lo cual permite despreciar las pérdidas de energía mecánica producidas por su viscosidad; pues como sabemos, durante elmovimiento esta genera fuerzas tangenciales entre las diversas capas de un líquido.

3.- El flujo de los líquidos se supone estacionario o de régimen estable. Esto sucede cuando la velocidad de todas partículas del líquido es igual al pasar por el mismo punto.

HIDRODINÁMICA.

La hidrodinámica es la parte de la física que estudia el movimiento de los fluidos. Este movimiento está definido por uncampo vectorial de velocidades correspondientes a las partículas del fluido y de un campo escalar de presiones, correspondientes a los distintos puntos del mismo. Existen diversos tipos de fluidos:

• Flujo de fluidos a régimen permanente o intermitente: aquí se tiene en cuenta la velocidad de las partículas del fluido, ya sea esta cte. o no con respecto al tiempo

• Flujo de fluidoscompresible o incompresible: se tiene en cuenta a la densidad, de forma que los gases son fácilmente compresibles, al contrario que los líquidos cuya densidad es prácticamente cte. en el tiempo.

• Flujo de fluidos viscoso o no viscoso: el viscoso es aquel que no fluye con facilidad teniendo una gran viscosidad. En este caso se disipa energía.

Viscosidad cero significa que el fluido fluyecon total facilidad sin que haya disipación de energía. Los fluidos no viscosos incompresibles se denominan fluidos ideales.

• Flujo de fluidos rotaciones o irrotacional: es rotaciones cuando la partícula o parte del fluido presenta movimientos de rotacion y traslacion. Irrotacional es cuando el fluido no cumple las características anteriores.

Otro concepto de importancia en el tema sonlas líneas de corriente que sirven para representar la trayectoria de las partículas del fluido. Esta se define como una línea trazada en el fluido, de modo que una tangente a la línea de corriente en cualquier punto sea paralela a la velocidad del fluido en tal punto. Dentro de las líneas de corriente se puede determinar una región tubular del fluido cuyas paredes son líneas de corriente. A estaregión se le denomina tubo de flujo.

Gasto, flujo y ecuación de continuidad.
Gasto.- Cuando un líquido fluye a través de una tubería, es muy común hablar de su gasto, que por definición es: la relación existente entre el volumen del líquido que fluye por un conducto y el tiempo que tarda en fluir.

G = V/t
G = Gasto en m3/seg.

V= Volumen del líquido que fluye en metros cúbicos (m3)

t= tiempo que tarda en fluir el líquido en segundos (seg)

El gasto también puede calcularse si se conoce la velocidad del líquido y el área de la sección transversal del la tubería.

FLUJO.

Se define como la cantidad en masa del líquido que fluye a través de una tubería en un segundo.

F = m/t.

Donde F = flujo en kg/seg.

m = masa del líquido que fluye en...