Estudio de fluidos en movimiento

INTRODUCCIÓN

Este trabajo está orientado al comportamiento de los fluidos en movimiento. Describe brevemente la ecuación de Bernoulli y su aplicación, como también otros aspectos técnicos interesantes, que es conveniente saber en el estudio de la dinámica de un fluido. Uno de estos aspectos importantes es la viscosidad, la cual también está descrita en el siguiente contenido.

Así,utilizando la ecuación de Bernoulli, que es la combinación del uso de la energía cinética, y la energía potencial, a modo de ejemplo, podemos saber, por medio de unos cuantos cálculos, las variaciones de velocidades, o los cambios de presión, que presenta un fluido en movimiento. El saber qué representa la viscosidad de un fluido también es de suma importancia, para entender mejor el recorrido de éste,cuando está en movimiento.

Se invita a leer este contenido, y analizarlo, tratando de entender conceptos que parecen tan complejos, pero que si son correctamente aplicados, resultan muy fáciles de aplicar, en el estudio de un líquido, o un gas. Sin más palabras, se da paso al contenido de estos temas.

Ecuación de Bernoulli

Formulación de la ecuación:
Creada por el matemático suizo DanielBernoulli en el siglo XVIII. Describe el comportamiento de un fluido bajo condiciones variantes y tiene la forma siguiente:

Parámetros:
En la ecuación de Bernoulli intervienen los parámetros siguientes:
• [pic] : Es la presión estática a la que está sometido el fluido, debida a las moléculas que lo rodean.
• ρ : Densidad del fluido.
• [pic] : Velocidad de flujo delfluido.
• g : Valor de la aceleración de la gravedad (9,81 m/[pic] en la superficie de la Tierra).
• h : Altura sobre un nivel de referencia.

Aplicabilidad:
Esta ecuación se aplica en la dinámica de fluidos. Un fluido se caracteriza por carecer de elasticidad de forma, es decir, adopta la forma del recipiente que la contiene, esto se debe a que las moléculas de estos no estánrígidamente unidas, como en el caso de los sólidos. Fluidos son tanto gases como líquidos.

Para llegar a la ecuación de Bernoulli se han de hacer ciertas suposiciones que nos limitan el nivel de aplicabilidad:

• El fluido se mueve en un régimen estacionario, o sea, la velocidad del flujo en un punto no varía con el tiempo.
• Se desprecia la viscosidad del fluido (que es una fuerza derozamiento interna).
• Se considera que el líquido está bajo la acción del campo gravitatorio únicamente.

Efecto Bernoulli:
El efecto Bernoulli es una consecuencia directa que surge a partir de la ecuación de Bernoulli: en el caso de que el fluido fluya en horizontal un aumento de la velocidad del flujo implica que la presión estática decrecerá.

Un ejemplo práctico es el caso de las alas deun avión, que están diseñadas para que el aire que pasa por encima del ala fluya más velozmente que el aire que pasa por debajo del ala, por lo que la presión estática es mayor en la parte inferior y el avión se levanta.

Tubo de Venturi:
El caudal (o gasto) se define como el producto de la sección por la que fluye el fluido y la velocidad a la que fluye. En dinámica de fluidos existe unaecuación de continuidad que nos garantiza que en ausencia de manantiales o sumideros, este caudal es constante. Como implicación directa de esta continuidad del caudal y la ecuación de Bernoulli tenemos un tubo de Venturi.

Un tubo de Venturi es una cavidad de sección [pic] por la que fluye un fluido y que en una parte se estrecha, teniendo ahora una sección [pic] < [pic]. Como el caudal se conservaentonces tenemos que [pic] > [pic]. Por tanto:

Si el tubo es horizontal entonces [pic] = [pic], y con la condición anterior de las velocidades vemos que, necesariamente, [pic] > [pic]. Es decir, un estrechamiento en un tubo horizontal implica que la presión estática del líquido disminuye en el estrechamiento.

BREVE HISTORIA DE LA ECUACIÓN:
Los efectos que se derivan a partir de la...