Fenomeno

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL “FRANCISCO DE MIRANDA” ÁREA DE TECNOLOGÍA PROGRAMA DE INGENIERÍA QUIMICA DEPARTAMENTO DE ENERGÉTICA

FENÓMENOS DE TRANSPORTE

UNIDAD II CINEMÁTICA Y DINÁMICA DE LOS FLUIDOS
I SEMESTRE 2008

PROGRAMA INGENIERÍA QUÍMICA

Prof. Johemar Almera / Prof. Susana Navarro/ Frank Botero/ Pedro Vargas

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Fenómenos de Transporte Susana Navarro/Johemar Almera/FrankBotero/Pedro Vargas

UNIDAD II CINEMÁTICA Y DINÁMICA DE LOS FLUIDOS

Introducción 1. Fundamentos de Análisis de Flujo Representación de los fluidos en movimiento. Visualización del campo de flujo Líneas de corriente y trayectoria. Tubos de corriente. Tipos de flujo. Regimenes de Flujo. Volumen de Control.

2. Principio de Conservación de la Masa Ecuación Integral de la Continuidad. Balancede materia en estado transitorio y permanente Flujo másico y volumétrico. Flujo perpendicular a la superficie de flujo.

3. Ecuación de la Energía Tipos de Energía: Potencial, Cinética y de Flujo. Ecuación de la Energía. Teorema de Bernoulli

4. Flujo en conductos cerrados Teoría de la capa límite. Flujo laminar y turbulento. Perdidas mayores en Tuberías. Pérdidas menores en tuberías.

2Fenómenos de Transporte Susana Navarro/Johemar Almera/Frank Botero/Pedro Vargas

1.

FUNDAMENTOS DE ANÁLISIS DE FLUJO
Introducción

La cinemática es el estudio de las velocidades y las trayectorias del flujo sin tener en cuenta fuerzas ni energía que la provocan. La dinámica de los fluidos es el estudio de un fluido en movimiento y de las fuerzas que lo producen. Euler, fue el primero enreconocer que las leyes dinámicas para los fluidos sólo pueden expresarse de forma relativamente sencilla si se supone que el fluido es incompresible e ideal, es decir, si se pueden despreciar los efectos del rozamiento y la viscosidad. Sin embargo, como esto nunca es así en el caso de los fluidos reales en movimiento, los resultados de dicho análisis sólo pueden servir como estimación para flujosen los que los efectos de la viscosidad son pequeños. Al movimiento de un fluido se le denomina flujo, y en su análisis es conveniente utilizar algún tipo de representación. Cada método de análisis utiliza diferentes procedimientos de representación: En el método lagrangiano, se definen las trayectorias de las partículas como lugar geométrico de las diferentes posiciones temporales de laspartículas.

Trayectoria de una partícula A al transcurrir el tiempo: Método Lagrangiano

En el método euleriano, se definen las líneas de corriente, que son las envolventes tangenciales de los vectores velocidad de todas las partículas en un instante determinado.

Línea de corriente en un instante dado (to) en distintos puntos ocupados por distintas partículas A,B

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Fenómenos de Transporte SusanaNavarro/Johemar Almera/Frank Botero/Pedro Vargas

Representación de los fluidos en movimiento Visualización del campo de flujo En el análisis de problemas de mecánica de fluidos frecuentemente resulta ventajoso disponer de una representación visual de un campo de flujo. Tal representación se puede obtener mediante las trayectorias y las líneas de corriente. Los campos de flujo y susrepresentaciones son la forma de describir un fluido en movimiento. El campo de flujo se refiere a una cantidad que se define en función de la posición y el tiempo, en una región determinada. Líneas de corriente y líneas de trayectoria Una línea de corriente es una línea imaginaria que es, en todos lados, tangente al vector velocidad Otra definición equivalente es “línea que se dibuja tangente al vectorvelocidad en cada uno de los puntos en un campo de flujo”. Como la velocidad del fluido puede cambiar con el tiempo, las líneas de corriente también pueden cambiar. Si el campo de velocidad no cambia con el tiempo, las líneas de corriente son curvas fijas en el espacio. Dos líneas de corriente nunca se cruzan entre sí, pues si esto ocurriera, una partícula de fluido se movería por cualquier...