Sinematica

Cinemática

La cinemática estudia los conceptos requeridos para la mejor comprensión del movimiento de los fluidos.
Sus resultados se aplican en el cálculo y diseño de obras, accesorios y controles para el manejo de fluidos que fluyen, escurren o se mueven.
Objetivo del estudio de la cinemática
* Clasificar un flujo según su comportamiento cinemático
* Aplicar los métodos dedescripción del movimiento de fluidos
* Utilizar las líneas de corriente, de trayectoria y de traza para describir un flujo
* Obtener las líneas de corriente a partir de un campo de velocidades
* Calcular el campo de aceleración de un flujo y distinguir sus componentes
* Calcular el campo de rotación de un flujo e identificar sus consecuencias
* Distinguir las propiedades intensivas yextensivas entre sí
* Clasificar una ley como básica o secundaria e interpretarla en distintos casos de flujo
* Aplicar la ecuación de transporte a las propiedad de interés del flujo
* Aplicar la relación entre caudal, velocidad media, sección de flujo y distribución de velocidades
* Aplicar el principio de conservación de la masa en diferentes circunstancias de flujo
El campo develocidad
El campo de velocidad está constituido por una distribución continua de una magnitud vectorial definida mediante una función continua de las coordenadas espacio-temporales.
El concepto de campo de velocidad se requiere en el estudio del flujo para evitar identificar cada partícula fluida por un nombre, como se procede cuando se identifica con un subíndice (Vn).  A cambio de ese nombre seidentificará la partícula fluida por la posición que ocupa en el espacio y el instante en el cual se describe la partícula.   Esta forma de referirse a una partícula exige la adopción de un sistema de coordenadas espaciales adecuado, acompañado de un sistema de medición del tiempo.
Los sistemas de coordenadas usuales son el cartesiano, el cilíndrico y el de línea.   Para medir el tiempo se usael sistema sexagesimal.
Cuando se describe el campo de velocidad lo que se describe es el valor de la velocidad para la partícula que ocupa un determinado sitio en el espacio, en un instante dado.   A esa posición se le otorgan coordenadas espacio-temporales e independientemente del enfoque (Euler o Lagrange) que se adopte y se puede escribir así:
V=V(x, y, z, t)
Que por supuesto contendrá lascomponentes rectangulares correspondientes:
Vx=Vx(x, y, z, t)
Vy=Vy(x, y, z, t)
Vz=Vz(x, y, z, t)
Las funciones escalares para las componentes de velocidad son, en general, diferentes entre sí.  Cada componente de la velocidad depende de la posición en el espacio y del instante que se describe.  Por ejemplo:
a) Si el sistema adoptado es el cartesiano:  V = axi + byj + ctk ;  con a = b = 6 s-1;c = -7 m/s2
Observe que este campo es independiente de z, pero tiene componentes en las tres direcciones espaciales. Los coeficientes deben ser tales que se conserve la homogeneidad dimensional
b) Si el sistema adoptado es el cartesiano:  V = axi + byj + c(d-z)k ;  con a = -1s-1; b = 2 s-1; c = -1 s-1; d = 5 m
Observe que este campo es independiente del tiempo
c) Si el sistema adoptado escilíndrico, un campo de velocidades podrá ser:

d) Si el sistema adoptado es el de línea:   V=V(s, t)
Por supuesto que un campo de velocidad particular puede ser independiente de alguna o de algunas de las coordenadas espacio temporales.
Tipos de flujo (clasificación de los flujos)
La clasificación de los flujos obedece a la variable que sea de interés en una situación dada.  Esas variablespueden referirse al fluido o al flujo mismo, y entre ellas se pueden mencionar la viscosidad y la densidad del fluido, o la permanencia, el orden, la región, la vorticidad y el comportamiento espacial del flujo.  Cada característica del fluido o del flujo originará una clasificación particular y existen muchas otras propiedades y características que se pueden agregar a las enunciadas..
Viscosidad...