Dinamica De Los Fluidos Reales
Páginas: 6 (1462 palabras)
Publicado: 1 de junio de 2012
Mecánica de los fluidos
Flujo
Septiembre 2008
INDICE
TEMA 2
3.1.
DINÁMICA DE LOS FLUIDOS IDEALES
33 33 35 35 36 37 38 39 40 41
Viscosidad 3.1.1. Viscosidad absoluta 3.1.2. Viscosidad cinemática
3.2. 3.3. 3.4. 3.5. 3.6. 3.7. 3.8. 3.9.
Fluido real. Experimento de Reynolds. Régimen laminar y turbulento. Número de Reynolds. Rugosidad. Ecuación de energía para fluidos reales.Pérdida de carga en tuberías. Estudio del fluido en régimen laminar.
3.9.1. 3.9.2. 3.9.3. 3.9.4.
Perfil de velocidad. Caudal o flujo volumétrico. Ley de Poiseuille. Velocidad media. Coeficiente de fricción
3.10. Estudio del fluido en régimen turbulento
3.10.1. 3.10.2. 3.10.3. 3.10.4.
Perfil de velocidad. Caudal o flujo volumétrico Velocidad media. Coeficiente de fricción.
3.11.Diagrama de Moody 3.12. Conductos de sección no circular.
TEMA 3 DINÁMICA DE LOS FLUIDOS REALES
El estudio de los flujos que circulan a través de tuberías tienen mucha importancia debido a la aplicación que estos tienen en las industrias, por ejemplo; el sistema de agua de una ciudad, los sistemas que transportan fluidos a una fábrica, el chorro de tinta de una impresora, así como también en lasvenas y arterias de nuestro cuerpo. Los primeros experimentos en donde se tomaba en cuenta el rozamiento en flujos de baja velocidad a través de tuberías fueron realizados por el Jean Poiseuille, que estaba interesado por las características del flujo de la sangre. En este tema se estudiarán los efectos de la viscosidad en fluidos incompresibles dentro de tuberías. Así como definirá los tipos defluidos que se pueden desarrollar dentro de una tubería; régimen laminar y turbulento los cuales fueron evidenciados a través del experimento de Reynolds.
3.1. Viscosidad
La viscosidad es la propiedad de los fluidos que está ligada a la resistencia que opone un fluido a deformarse continuamente cuando se le somete a un esfuerzo de corte. Por ejemplo el aceite frío fluye muy lentamente porquetiene una alta viscosidad, mientras que el agua tiene una viscosidad relativamente baja y fluye con bastante facilidad.
3.1.1. Viscosidad dinámica o absoluta
Supóngase que se tiene un fluido entre dos placas paralelas separadas una pequeña distancia (L ) entre ellas. La placa inferior se encuentra en reposo y la placa superior está sometida a una fuerza tangencial (F ) que se desplaza a unavelocidad fija, u0.
La fuerza tangencial aplicada por unidad de área se denomina esfuerzo de corte
τ =F A
y ( A) es
el área de la placa en contacto con el fluido. El fluido que está en contacto con la placa inferior, se mantiene adherido a ella y por lo tanto no se mueve, es decir u y =0 = 0 .
34
Dinámica de fluidos reales
y
U(y=L)=u0
Fuerza tangencial
F
Placamóvil
L
du dy
0 Placa fija
U(y=o)=0
x
Figura 22: Gradiente de velocidad de un fluido en movimiento. Experimentalmente, Newton demostró que al desplazarse la placa móvil, ésta arrastra al fluido y se establece un gradiente de velocidad en el fluido du dy y el esfuerzo de corte (τ) del fluido es
directamente proporcional al gradiente de velocidad, esto se puede escribir a través dela ecuación: Donde: F : Fuerza aplicada a la placa móvil A : Área de la placa en contacto con el fluido L : Distancia entre las placas.
τ=
F du =µ A dy
(17)
du dy : Gradiente de velocidad en la dirección ( y )
Esta ecuación es conocida como Ley de Newton y la constante de proporcionalidad (µ) recibe el nombre de viscosidad absoluta o dinámica.
τ =µ
du dy
o
µ=
τ
du dy=
F A.du dy
[µ ] = ML−1t −1
La viscosidad
(µ ) ; es
una propiedad física característica de los fluidos y su valor depende de la
temperatura y de la presión. Los fluidos que cumplen con esta ecuación son llamados fluidos newtonianos. Las unidades de la viscosidad en los distintos sistemas son:
Dinámica de fluidos reales
35
Sistema c.g.s.
Sistema M.K.S....
Flujo
Septiembre 2008
INDICE
TEMA 2
3.1.
DINÁMICA DE LOS FLUIDOS IDEALES
33 33 35 35 36 37 38 39 40 41
Viscosidad 3.1.1. Viscosidad absoluta 3.1.2. Viscosidad cinemática
3.2. 3.3. 3.4. 3.5. 3.6. 3.7. 3.8. 3.9.
Fluido real. Experimento de Reynolds. Régimen laminar y turbulento. Número de Reynolds. Rugosidad. Ecuación de energía para fluidos reales.Pérdida de carga en tuberías. Estudio del fluido en régimen laminar.
3.9.1. 3.9.2. 3.9.3. 3.9.4.
Perfil de velocidad. Caudal o flujo volumétrico. Ley de Poiseuille. Velocidad media. Coeficiente de fricción
3.10. Estudio del fluido en régimen turbulento
3.10.1. 3.10.2. 3.10.3. 3.10.4.
Perfil de velocidad. Caudal o flujo volumétrico Velocidad media. Coeficiente de fricción.
3.11.Diagrama de Moody 3.12. Conductos de sección no circular.
TEMA 3 DINÁMICA DE LOS FLUIDOS REALES
El estudio de los flujos que circulan a través de tuberías tienen mucha importancia debido a la aplicación que estos tienen en las industrias, por ejemplo; el sistema de agua de una ciudad, los sistemas que transportan fluidos a una fábrica, el chorro de tinta de una impresora, así como también en lasvenas y arterias de nuestro cuerpo. Los primeros experimentos en donde se tomaba en cuenta el rozamiento en flujos de baja velocidad a través de tuberías fueron realizados por el Jean Poiseuille, que estaba interesado por las características del flujo de la sangre. En este tema se estudiarán los efectos de la viscosidad en fluidos incompresibles dentro de tuberías. Así como definirá los tipos defluidos que se pueden desarrollar dentro de una tubería; régimen laminar y turbulento los cuales fueron evidenciados a través del experimento de Reynolds.
3.1. Viscosidad
La viscosidad es la propiedad de los fluidos que está ligada a la resistencia que opone un fluido a deformarse continuamente cuando se le somete a un esfuerzo de corte. Por ejemplo el aceite frío fluye muy lentamente porquetiene una alta viscosidad, mientras que el agua tiene una viscosidad relativamente baja y fluye con bastante facilidad.
3.1.1. Viscosidad dinámica o absoluta
Supóngase que se tiene un fluido entre dos placas paralelas separadas una pequeña distancia (L ) entre ellas. La placa inferior se encuentra en reposo y la placa superior está sometida a una fuerza tangencial (F ) que se desplaza a unavelocidad fija, u0.
La fuerza tangencial aplicada por unidad de área se denomina esfuerzo de corte
τ =F A
y ( A) es
el área de la placa en contacto con el fluido. El fluido que está en contacto con la placa inferior, se mantiene adherido a ella y por lo tanto no se mueve, es decir u y =0 = 0 .
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Dinámica de fluidos reales
y
U(y=L)=u0
Fuerza tangencial
F
Placamóvil
L
du dy
0 Placa fija
U(y=o)=0
x
Figura 22: Gradiente de velocidad de un fluido en movimiento. Experimentalmente, Newton demostró que al desplazarse la placa móvil, ésta arrastra al fluido y se establece un gradiente de velocidad en el fluido du dy y el esfuerzo de corte (τ) del fluido es
directamente proporcional al gradiente de velocidad, esto se puede escribir a través dela ecuación: Donde: F : Fuerza aplicada a la placa móvil A : Área de la placa en contacto con el fluido L : Distancia entre las placas.
τ=
F du =µ A dy
(17)
du dy : Gradiente de velocidad en la dirección ( y )
Esta ecuación es conocida como Ley de Newton y la constante de proporcionalidad (µ) recibe el nombre de viscosidad absoluta o dinámica.
τ =µ
du dy
o
µ=
τ
du dy=
F A.du dy
[µ ] = ML−1t −1
La viscosidad
(µ ) ; es
una propiedad física característica de los fluidos y su valor depende de la
temperatura y de la presión. Los fluidos que cumplen con esta ecuación son llamados fluidos newtonianos. Las unidades de la viscosidad en los distintos sistemas son:
Dinámica de fluidos reales
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Sistema c.g.s.
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