Apuntes Zamudio

VARIABLES
En la mecánica de fluidos, así como en las demás ciencias de la ingeniería, se encuentra gran cantidad de magnitudes de diferente naturaleza que se usan para el desarrollo y solución de diversos problemas presentes en esta rama, con la característica común de que son susceptibles de medición. Unas son de naturaleza abstracta, como el tiempo, la longitud, la velocidad, etc. y otras sonuna medida de las manifestaciones moleculares generales de las sustancias como por ejemplo: la densidad, la presión, la temperatura, etc.
Las variables que se presentan en la mecánica de solidos se agrupan en: Fundamentales y Derivadas. Un ejemplo de variables fundamentales son: tiempo, longitud, masa y temperatura. Las variables derivadas son aquellas que se componen de dos o más variablesfundamentales por ejemplo: la velocidad, densidad, viscosidad, etc.




















INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN










NUMEROS ADIMENSIONALES
Existen varios métodos para determinar los grupos adimensionales involucrados en un fenómeno dado, partiendo desde el simple tanteo, lo cual involucra o supone un gran conocimiento del fenómeno y una gran experiencia en análisis dimensional, hastametodologías más sistemáticas que aseguran el número adecuado de grupos adimensionales y que estos sean independientes.
A continuación se muestra una tabla con los principales números adimensionales utilizados en la mecánica de fluidos:
NUMERO DE REYNOLS
Reynolds (1874) estudió las características de flujo de los fluidos inyectando un trazador dentro de un líquido que fluía por una tubería. A velocidadesbajas del líquido, el trazador se mueve linealmente en la dirección axial. Sin embargo a mayores velocidades, las líneas del flujo del fluido se desorganizan y el trazador se dispersa rápidamente  después de su inyección en el líquido. El flujo lineal se denomina Laminar y el flujo errático obtenido a mayores velocidades del líquido se denomina Turbulento
 Las características que condicionan el flujolaminar dependen de las propiedades del líquido y de las dimensiones del flujo. Conforme aumenta el flujo másico aumenta las fuerzas del momento o inercia, las cuales son contrarrestadas por la por la fricción o fuerzas viscosas dentro del líquido que fluye. Cuando estas  fuerzas opuestas alcanzan un cierto equilibrio se producen cambios en las características del flujo. En base a losexperimentos realizados por Reynolds en 1874 se concluyó que las fuerzas del momento son función de la densidad, del diámetro de la tubería y de la velocidad media. Además, la fricción o fuerza viscosa depende de la viscosidad del líquido. Según dicho análisis, el Número de Reynolds se definió como la relación existente entre las fuerzas inerciales y las fuerzas viscosas (o de rozamiento).

 Este número esadimensional y puede utilizarse para definir las características del flujo dentro de una tubería.
El número de Reynolds proporciona una indicación de la pérdida de energía causada por efectos viscosos. Observando la ecuación anterior, cuando las fuerzas viscosas tienen un efecto dominante en la pérdida de energía, el número de Reynolds es pequeño y el flujo se encuentra en el régimen laminar. Si elNúmero de Reynolds es 2100 o menor el flujo será laminar. Un número de Reynold  mayor de 10 000 indican que las fuerzas viscosas influyen poco en la pérdida de energía y el flujo es turbulento.
FLUJO LAMINAR.
 A valores bajos de flujo másico, cuando el flujo del líquido dentro de la tubería es laminar, se utiliza la ecuación demostrada en clase para calcular el perfil de velocidad (Ecuación develocidad en función del radio). Estos cálculos revelan que el perfil de velocidad es parabólico y que la velocidad media del fluido es aproximadamente 0,5 veces la velocidad máxima existente en el centro de la conducción 
FLUJO TURBULENTO.
 Cuando el flujo másico en una tubería aumenta hasta valores del número de Reynolds superiores a 2100  el flujo dentro de la tubería se vuelve errático y se...