Dr. Humberto Iván Pehovaz Alvarez

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HIDROCINEMATICAClasificación de los fluidos, líneas decorriente, tubos de corriente, caudal ógasto

Introducción

•Estudia los fluidos en movimiento

•Cantidades escalares: presión, densidad,temperatura

•Cantidades vectoriales: velocidad,aceleración, fuerza

•Pueden variar de un punto a otro del liquido,o en un mismo punto a lo largo del tiempo

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Clasificación de flujos

•Se ilustrarán con ejemplos aplicados a tuberíasy canales, que es el área de interés de loscursos de Mecánica de Fluidos e Hidráulica decanales

•El análisis se hará revisando el comportamientode las variables relevantes para cada caso.

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Flujo permanente y no permanente

• Flujo permanente: en una sección permanecen constantes las variables del flujo.

• Se define como: dV/dt = 0

e implica: V= CTE, dp/dt=cte,dρ/dt =cte, etc

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•No permanente equivale a dV/dt ≠ 0

•El flujo puede estar acelerando o desacelerando

•Al ser variable la velocidad, otras magnitudespueden ser variables.

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Flujo uniforme y no uniforme

• Observando 2 secciones del conducto, si dV/ds= 0, no hay variaciónde la velocidad a lo largo del conducto: flujo uniforme

• Si dV/ds≠0 , hay variación de la velocidad a lo largo del conducto: flujo no uniforme

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Flujo unidimensional y bidimensional

• Cuando en el flujo prevalece una dirección se dice es unidimensional comoes el caso de tuberías y canales.

• Eventualmente se requiere estudiar el flujo en dos dimensiones: flujobidimensional

• El flujo en tres dimensiones excede los alcances de los cursos básicos dehidráulica

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Flujo laminar o turbulento

• Si el flujo siguetrayectorias ordenadas,rectilíneas y paralelas, sedice que es un flujolaminar.

• Si las trayectorias sondesordenadas y erráticas,se dice que es flujoturbulento.

• El parámetro que permitediscernir si un flujo eslaminar o turbulento, sellama Numero deReynolds y depende de laviscosidad, velocidadmedia del flujo y unalongitud característica delconducto.

• En tuberías la longitudcaracterística es eldiámetro y en canales elradio hidráulico

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Numero de Reynolds = V.D.ρ/ μ

Flujo compresible e incompresible

•Se considera flujo incompresible al de loslíquidos, que cambian poco de volumen con lasvariaciones de presión.•Flujos compresibles se aplica a los gases engeneral.•Eventualmente el aire se puede considerarincompresible, cuando las variaciones de presiónson muy pequeñas.( caso de flujo para aireacondicionado)

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Descripción del movimientoEl movimiento queda descrito cuando se conoce:

1. El cambio de posición de una partícula

2. La variación de la velocidad en un punto

Hay dos formas de describir el movimiento:

1. Método de Euler: Se elige un punto y se plantean las variables cinemáticas en ese punto, en cada instante. Se usa v = f(r,t)

2. Método de Lagrange: Se elige una partícula y se establecen las variables cinemáticas según su recorrido. Se usa : r = f ( r0,t)

La mecánica de fluidos usa generalmente elmétodo de Euler, por ser analíticamente massimple

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Línea de corriente y trayectoria

• Si se conoce el campo de velocidades para un instante t, la líneade corriente representa la tangente en cada uno de sus puntosa los vectores velocidad.

• No existe posibilidad de que se crucen dos líneas de corriente

• Si el flujo es permanente las líneas de corriente tienen la mismaconfiguración en cada instante

• Si el flujo no es permanente, cambian de un instante al otro.

• Trayectoria es el camino que sigue la partícula a lo largo deltiempo.

• En el flujo permanente se confunde trayectoria con línea decorriente

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Tubo de flujo• Espacio conformado por un conjunto de líneas de corriente que pasan por

los puntos de una curva cerrada en el seno de un líquido.

• Se llama también tubo de corriente

• No puede haber flujo transversal al perímetro conformado por las líneasde corriente.

• El volumen contenido se denomina vena líquida

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Caudal• En el tubo de flujo que se muestra, se define:

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DISTRIBUCION DE VELOCIDADES EN UNA TUBERIA

FLUJO REAL

DISTRIBUCION DE VELOCIDADES EN UN CANAL

FLUJO REAL

DISTRIBUCION DE VELOCIDADES

FLUJO IDEAL / NO VISCOSO