Hidrodinamnica


Hidrodinámica

INTRODUCCIÓN
Los principios físicos más útiles en las aplicaciones de la mecánica de fluidos son el balance de materia, o ecuación de continuidad, las ecuaciones del balance de cantidad de movimiento y el balance de energía mecánica. Pueden escribirse de forma diferencial, mostrando las condiciones en un punto del interior de un elemento de volumen, o bien de forma integrada,aplicable a un volumen o masa finitos de fluido.
Etimológicamente, la hidrodinámica es la dinámica del agua, puesto que el prefijo griego "hidro" significa "agua”. También incluye el estudio de la dinámica de otros fluidos. Para ello se considera la velocidad, presión, flujo y gasto del fluido.
La hidrodinámica es la parte de la física (hidráulica) que estudia el movimiento de los fluidos.Este movimiento está definido por un campo 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 altiempo
* Flujo de fluidos compresible 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 en el tiempo. La ecuación de Bernouilli no es válida, es necesario utilizar la formulación más completa de Navier y Stokes. Estas ecuaciones son la expresión matemática de la conservación de masa y decantidad de movimiento. Para fluidos compresibles pero no viscosos, también llamados fluidos coloidales, se reducen a las ecuaciones de Euler
* 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.
* Flujo de fluidos rotaciones o irrotacional: es rotaciones cuando la partícula o parte del fluidopresenta movimientos de rotación y traslación. Irrotacional es cuando el fluido no cumple las características anteriores.
* Fluidos con flujo estable o estacionario: cuya velocidad y presión no dependen del tiempo.
* Flujos laminares: no turbulentos, las líneas de flujo no se cruzan entre sí.

Para el estudio de la hidrodinámica normalmente se consideran tres aproximaciones importantes.

Que elfluido 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 es óptimo 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 oestacionario, que la velocidad del líquido en un punto es independiente del tiempo.

Aplicación
La hidrodinámica tiene numerosas aplicaciones industriales, como diseño de canales, construcción de puertos y presas, fabricación de barcos, turbinas, etc.
Para que un fluido como el agua el petróleo o la gasolina fluyan por un tubería desde una fuente de abastecimiento, hasta los lugares deconsumo, es necesario utilizar bombas ya que sin ellas las fuerzas que se oponen al desplazamiento ente las distintas capas de fluido lo impedirán.
Viscosidad: Cuando un fluido se encuentra en movimiento una capa se resiste al movimiento de otra capa que se encuentra paralela y adyacente a ella
La densidad de una sustancia varía con la temperatura y la presión. Es la masa contenida en una unidad devolumen de una sustancia.
Expresión para su cálculo es:
Donde
: Densidad de la sustancia, Kg/m3
M: masa de la sustancia, Kg
V: volumen de la sustancia, m3

La hidrodinámica o fluidos en movimientos presentan varias características que pueden ser descritas por ecuaciones matemáticas como:

Ley de Torricelli: si en un recipiente que no está tapado se encuentra un fluido y se le abre al...