Hidrodinamica

HIDRODINAMICA
La hidrodinámica estudia la dinámica de fluidos incompresibles. Etimológicamente, la hidrodinámica es la dinámica del agua, ya que estudia sus movimientos hidráulicos y las fuerzas con las que se ejerce puesto que el prefijo griego "hidro-" significa "agua". Aun así, también incluye el estudio de la dinámica de otros líquidos. Para ello se consideran entre otras cosas la velocidad,presión, flujo y gasto del fluido.
Para el estudio de la hidrodinámica normalmente se consideran tres aproximaciones importantes:
• Que el fluido es un líquido incompresible, es decir, que su densidad no varía con el cambio de presión, a diferencia de lo que ocurre con los gases.
• Se considera despreciable la pérdida de energía por la viscosidad, ya que se supone que un líquido esóptimo para fluir y esta pérdida es mucho menor comparándola con la inercia de su movimiento.
• Se supone que el flujo de los líquidos es en régimen estable o estacionario, es decir, que la velocidad del líquido en un punto es independiente del tiempo.
La hidrodinámica tiene numerosas aplicaciones industriales, como diseño de canales, construcción de puertos y presas, fabricación de barcos,turbinas, etc.
Este estudio se realiza describiendo las propiedades de los fluidos (densidad, velocidad) en cada punto del espacio en función del tiempo.
TIPOS DE FLUIDOS
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1. Flujo laminar: Ocurre cuando las moléculas de un fluido en movimiento siguen trayectorias paralelas
2. Flujo turbulento: Ocurre cuando las moléculas de un fluido en movimiento siguen trayectorias erráticas
3.Flujo compresible: si su densidad varía con la posición al interior del fluido.
4. 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
5. Flujo viscoso: aquel cuya viscosidad es apreciable
6. Flujo rotacional: aquel que presenta vórtices

FLUIDO IDEAL No viscoso, En estadoestacionario, Incompresible, Irrotacional

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Líneas de corriente: curvas tales que en cada instante del movimiento son tangentes la vector velocidad

Trayectorias: Curva que siguen las partículas del fluido en su movimiento. Pueden coincidir o no con las líneas de corriente.

Si el flujo es uniforme y estacionario, las líneas de corriente coinciden con las trayectorias

Caudal volumétrico (Q)Es la cantidad de fluido que atraviesa una sección de área, en un determinado tiempo (t). Se puede expresar en función del volumen (V).
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Si v es la rapidez con que el líquido atraviesa la sección de área (A), el caudal será:
Q=A·v
Sus unidades
• SI: m³/s
• CGS: cm³/s

Flujo de Masa (F)
Es la cantidad de masa del fluido que pasa en un ducto o tubería en la unidad de tiempo.[pic] ó [pic] ó [pic]
Ecuación de Continuidad.
La trayectoria seguida por una partícula de fluido estacionario se llama línea de corriente, así que por definición la velocidad es siempre tangente a la línea de corriente en cualquier punto. Por lo tanto las líneas de corriente no se pueden cruzar, sino en el punto de cruce, la partícula de fluido podría irse porcualquiera de las líneas y el flujo no sería estacionario. Un conjunto de líneas de corriente forma un tubo de corriente o de flujo, las partículas de fluido se pueden mover sólo a lo largo del tubo, ya que las líneas de corriente no se cruzan.
La cantidad de fluido que atraviesa cualquier punto deberá ser igual al que esta en otro punto del ducto por unidad de tiempoConsideraremos al punto P dentro de un fluido. Puesto que v en P no cambia con el tiempo en el flujo estacionario, cada partícula que llegara a P tendrá la misma velocidad v y en la misma dirección.

El movimiento de cada partícula que pasa por P tendrá entonces la misma trayectoria, llamada línea de corriente. Cada partícula que pase por P, pasara mas adelante por otros puntos en la línea de...