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PRINCIPIOS BÁSICOS
DEL FLUJO DE FLUIDOS

Ing. Marcos Chambi Y.

Ing. Marcos Chambi Yana
PET 245 - Operaciones Unitarias I

 

 

Ing. Marcos Chambi Yana - Principios Básicos del Flujo de Fluidos

El flujo en peso se relaciona con el flujo volumétrico
mediante:
 
(2)
donde,  es el peso específico del fluido.
El flujo másico se relaciona con el flujo volumétrico
mediante la ecuación:
(3)
 donde,  es la densidad del fluido.
LÍNEAS DE CORRIENTE
En un líquido en movimiento se consideran ciertas
líneas denominadas líneas de corriente.
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Éstas son líneas orientadas según la velocidad de
líquido, y que gozan de la propiedad de no ser
atravesadas por partículas de fluido. Indican la dirección
de un flujo en movimiento en losdiversos puntos del
fluido.
TUBOS DE CORRIENTE Y VELOCIDAD MEDIA
Los tubos de corriente están constituidos de una
región parcial de flujo delimitada por una familia de
líneas de corriente.
Si la sección recta del tubo de corriente es
suficientemente pequeña, la velocidad en el punto
medio de una sección cualquiera puede considerarse
como la velocidad media de dicha sección.
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ECUACIÓN DE CONTINUIDAD
El método de cálculo de la velocidad de flujo en un
sistema de conductos cerrados depende del principio
de continuidad.
Consideremos una porción de conducto como la que se
muestra en la figura 1., donde un fluido circula con un
flujo volumétrico constante desde la sección 1 hasta la
sección 2. O sea, la cantidad de fluido quecircula a
través de cualquier sección del conducto por unidad de
tiempo es invariable. Este tipo de flujo se denomina
flujo estable.
Además, la figura indicada nos muestra que existen
variaciones de velocidad, presión y elevación.
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Figura 1. Porción de un sistema de distribución de fluido
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Si entre las secciones 1 y 2 no se adiciona fluido, ni se
almacena o retira, entonces, la masa de fluido que
circula por la sección 2, en cierta unidad de tiempo,
debe ser igual a la que circula por la sección 1. Esto
significa que,
(4)
 
o bien,
 

(5)

Esta ecuación es el enunciado matemático del principio
de continuidad y se conoce como ecuación de
continuidad, y relacionala densidad del fluido , el
área de flujo A y la velocidad media de flujo v de las
secciones correspondientes.
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CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA Y ECUACIÓN DE
BERNOULLI
En un flujo permanente, la cantidad de energía que
entra a un conducto o tubería es igual a lacantidad de
energía que sale de él, conforme lo establece el
principio de la conservación de la energía.
Cuando se analiza un problema de flujo en tuberías,
generalmente, son tres las formas de energía que se
consideran. Por ello, consideremos un elemento de
fluido dentro de una tubería en un sistema de flujo,
localizado a una cierta elevación z, con una velocidad
media v y presión P. Entonces,dicho elemento de fluido
posee las siguientes formas de energía:
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(1) Energía potencial. Debido a su elevación, la
energía potencial del elemento, con respecto a algún
nivel de referencia, está dada por:
(7)
 
(2) Energía cinética. Debido a su velocidad, el
elemento de fluido posee energía cinética dada por:
 
(8)
(3) Energía de flujo.Denominada también como
energía de presión o trabajo de flujo, representa la
cantidad de trabajo necesario para mover el elemento
de fluido a través de cierta sección y contra la presión:
 

(9)

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La suma de las tres formas de energía constituye la
cantidad total de energía que posee el elemento de
fluido.
Ahora, consideremos el...