hidraulica

Dedicado a mis nietas
Isabel y Verónica

PROBLEMAS DE MECANICA DE LOS FLUIDOS

FLUJO DE LOS FLUIDOS REALES

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AGRADECIMIENTOQuiero expresar mi más sincero agradecimiento al profesor Julián Aguirre Pe, quien con
dedicación y detenimiento leyó los manuscritos haciendo las correcciones necesarias con el
fin de obtener una mejor claridad en la explicación de los problemas.
A la profesora Alix T. Moncada M., quien con entusiasmo y esmero, colaboró ampliamente
en la realización de
los gráficos, haciendo las sugerenciasnecesarias para su mejoramiento. Ellos dispusieron de
gran parte de su tiempo libre, para que este trabajo fuera realizado satisfactoriamente en el
tiempo previsto.
Agradezco también a Mildred Pérez, por su dedicación y colaboración prestada de una u
otra forma y en todo momento en que se hizo necesaria su ayuda.

Lionel

3

PROBLEMAS DE MECANICA DE LOS FLUIDOS

FLUJO DE LOS FLUIDOSREALES

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INDICE

Capítulo 1

Pág.

Flujo de fluidos reales.

5

Capítulo 2
Flujo permanente en conductos cerrados.

39Capítulo 3
Principio de energía y cantidad de movimiento aplicado al flujo en canales.

85

Capítulo 4
Flujo uniforme en canales abiertos.

117

Capítulo 5
Flujo gradualmente variado.

155

Capítulo 6
Flujo de un fluido ideal.

205

4

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FLUJO DE LOS FLUIDOS REALES__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Capítulo 1
FLUJO DE FLUIDOS REALES

Problema F.II-1.01
El aire a 20º C (ν = 1.6 x 10-5 m2/s) con una presión absoluta de 1.00 kg/cm2 fluye a lo
largo de una placa con una velocidad de 108.00 km/h. ¿Qué longituddebe tener la placa
para obtener un espesor de la capa límite de 7.40 mm?

Determinación de la longitud de la placa x.
Considerando como hipótesis que el flujo en la placa es turbulento (RX > 5 x 105), tendremos
entonces:

0.37

x R X1 / 5

  U
x
 0.37   
 




1/ 5







0.37

x  U x 1 / 5


  
5/ 4



  
 x

 0.37  U
 
0.37   

5/ 4

U
 


1/ 5

1/ 4



x
x1/ 5

 x

4/5

 0.0074 
 x

 0.37 

 U

 
0.37   

5/ 4

 108 x 1000 


 3600 
 1.6 x 10 5 





x = 0.2783 m
Determinación del número de Reynolds de la placa.

RX 

Ux


 108 x 1000 
 0.2783

 3600 
 RX 
 R X  5.22 x 10 5
5
1.6 x 10como RX = 5.22 x 105 > 5 x 105, entonces el flujo es turbulento y la hipótesis es cierta.

5

1/ 5

1/ 4

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FLUJO DE LOS FLUIDOS REALES__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Problema F.II-1.02
2

u
 y  y
Utilizando un perfil de velocidades dado por
 3    2  , determinar:
U
 
La ecuación de crecimiento de la capa límite laminar.
a)
b)
La tensión de cortadura.
La relación entre el espesor desplazado 1 y  .
c)

Determinación de la ecuación de crecimiento de la capa límite laminar....