Fluidos

UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DE FLUIDOS FLUIDOS EN MOVIMIENTO Integrantes: Guatemala, 04 e Mayo de 2,001. INTRODUCCION Dentro del programa que abarca el presente trabajo se elaboró una investigación sobre los Fluidos en Movimiento, parte del contenido toma en cuenta lo relacionado al movimiento tanto en conductos cerrados como en conductos abiertos, para cada tema enespecífico se detallan las variaciones de flujo, así como las pérdidas ocurridas según sea el caso. Dentro del complemento de la investigación se retoman una serie de formulaciones matemáticas así como material obtenido a través de la bibliografía consultada que forma parte del anexo a presentar. El Objetivo central es tener un amplio conocimiento del comportamiento de un fluido cuando éste semueve a través de algún sistema.

También involucra formar una base teórica que nos permita entender todas aquellas aplicaciones que pueda conllevar un estudio sobre fluidos. OBJETIVOS • Poder conocer e identificar los tipos de flujos, sus características y propiedades para análisis y aplicaciones dentro de nuestro campo. • Determinar el comportamiento de un fluido líquido o gaseoso dentro de unsistema cerrado y las diversas herramientas o métodos para el calculo del gasto interno o flujo. • Analizar las diferencias que se dan entre los fluidos que se mueven en conductos cerrados y en conductos abiertos. • Conocer los distintos métodos que existen para adicionar y obtener Energía en los flujos, su aprovechamiento y beneficio. I. TIPOS Y CARACTERISTICAS DE LOS FLUJOS TIPOS Y CARACTERISTICASDE LOS FLUJOS El flujo puede clasificarse de muchas formas: 1.1 FLUJO LAMINAR 1

Las partículas fluidas se mueven a lo largo de trayectorias suaves en láminas, o capas, con una capa deslizándose suavemente sobre otra adyacente. El flujo laminar no es estable en situaciones que involucran combinaciones de baja viscosidad, alta velocidad o grandes caudales, y se rompe en flujo turbulento. Paraeste tipo de flujo es la viscosidad del fluido la que se opone al movimiento al generar esfuerzos cortantes viscosos según la ley de Newton

, Para una longitud L y una distancia r implica que:

FIGURA 4.2 Distribución de velocidades en flujo laminar.

El área sobre la cual actúan las presiones es p r2, por lo tanto:

2

Ecuación con la cual se obtiene la velocidad del fluido encualquier distancia r medida desde el eje y su variación es parabólica, por lo cual la velocidad máxima estará donde esta cambie de pendiente, o sea: dV/dr = 0 Þ V = Vmáx

El caudal circulante para el área considerada será dQ = V dA

de donde

Ecuación de Hagen−Poiseuille

Esta expresión dada en términos de la ecuación de Darcy−Weisbach es:

La velocidad media ( ) de la conducción = Q/A será:3

Y la relación de velocidades

1.1.1 DIAGRAMA DE VELOCIDADES Y ESFUERZOS DE FLUJO LAMINAR

FIGURA 4.3 Distribución de esfuerzos y velocidades en flujo laminar. Para flujo laminar en tuberías se concluye: • No hay velocidad adyacente al límite sólido. • El esfuerzo de corte se da por la ecuación de Newton sobre viscosidad. • El factor de fricción es inversamente proporcional a la primerapotencia del número de Reynolds. • La relación entre velocidades máxima y media es dos. 1.2 FLUJO TURBULENTO Las partículas de fluído se mueven en trayectorias arremolinadas muy irregulares, causando intercambios de momentum desde una porción de fluído a otra. En una situación en la cual el flujo pudiera se ya sea turbulento o laminar, la turbulencia produce unos esfuerzos cortantes mayores através del fluido y causa mayores irreversibilidades y pérdidas. En flujo turbulento las pérdidas varían con una potencia que oscila entre 1.7 y 2 de la velocidad; en flujo laminar éstas varían con la primera potencia de la velocidad. En flujo turbulento debido al movimiento errático de las participas del fluido, siempre existen pequeñas fluctuaciones en cualquier punto. 1.2.1 Velocidad de fricción:...