8/15/2019 Mecánica de Fluidos - Clase 5
1/44
8/15/2019 Mecánica de Fluidos - Clase 5
2/44
Mecánica de Fluidos
$ase
s
"%&o
Estática
Dinámica
'ire( )elio*+itr#,eno*etc
',ualcosol.
Compresibilidd
Vis!osidd
De"si
Es&bilidd
Presi#"
'lo&!i#"(Emp
$)e
Cpilridd
E!$!io"es*$"dme"&les
E!$!i#" de l!o"&i"$idd
E!$!i#" dee"er+
'l$)o de -$idos
ecci#
ecci#n 2
ecci#n 3
8/15/2019 Mecánica de Fluidos - Clase 5
3/44
beti.os
denticar las cate,or%as básicas del uo de u Entender la denici#n de endas* "%nea de Cor6 "inea de 7ra!a
Entender como los uos 6 caudales son denid
como relacionar .ol8menes* masas 6 caudalesbasados en pesos(
Entender la Ecuaci#n de la Continuidad 6 susaplicaciones
8/15/2019 Mecánica de Fluidos - Clase 5
4/44
9esumen
1( Dos :ormas para describir el mo.imiento uido
2( 7ipos de uo
3( Fluo constante 6 uo uni:orme
4( endas* "%nea de Corriente 6 "%nea de 7ra!a
5( Cantidad de uo 6 .elocidad media
;( 'nálisis de istema 6 Volumen de Control
8/15/2019 Mecánica de Fluidos - Clase 5
5/44
Dos :ormas di:erentes para describir el mo.imiento uid
Dos :ormas para describir elmo.imiento uido son lasdescripciones "a,ran,iana 6 Euler
8/15/2019 Mecánica de Fluidos - Clase 5
6/44
Descripci#n "a,ran,iana
• "a descripci#n "a,ran,iana del uido l%&uidrastrea la posici#n 6 .elocidad de part%culasindi.iduales(
• El mo.imiento se describe a partir de las le+e>ton(
• Es di:%cil de aplicar para el análisis práctico uido"os uidos están compuestos por billones mol?culas(
"a interacci#n entre mol?culas es di:%cil de
8/15/2019 Mecánica de Fluidos - Clase 5
7/44
Descripci#n Euleriana
Describe el campo del uo A.elocidad*aceleraci#n* presi#n* temperatura* etc( como:unciones de posici#n 6 tiempo(
Velocidad del campo
Muc-o mas apropiado para el estudio de uos l%&uid
8/15/2019 Mecánica de Fluidos - Clase 5
8/44
Des!rip!io"es de 'l$)o: L+r"+i" rs E$leri"
8/15/2019 Mecánica de Fluidos - Clase 5
9/44
2 7ipos de Fluo
Fluo de un uido ideal in .iscosid
Fluo de un uido real E:ectos de incluidos
• Mo.imiento de un uido ideal en un conducto
7odas las part%culas del uido se mue.en aconstante
• Mo.imiento de un uido real en un conducto art%culas cerca del l%mite Apared de la
u0
i d
8/15/2019 Mecánica de Fluidos - Clase 5
10/44
7ipos de uo
Fluo incompresible l%&uidos
Fluo compresible principalmente* ,as
Fluo a presi#n l%&uidos/,ases en
tuber%as
Fluo a ,ra.edad uo sobre supercilibres* en canales abiertos
8/15/2019 Mecánica de Fluidos - Clase 5
11/44
3 Fluo Constante 6 Fluo Gni:orme
Constante VariableCambiante en tiempo
Gni:orme +o Gni:ormeCambiante en espacio
8/15/2019 Mecánica de Fluidos - Clase 5
12/44
Fluo Constante 6 Fluo Gni:orme
El Fluo ConstanteH es estable Acontinuo
con el tiempo* mientras &ue el uo.ariable cambia con el tiempo(
El uo uni:orme es constante en elespacio* mientras &ue el uo no uni:orm
cambia en el espacio(
*Constante/estacionario/estable
l C l i:
8/15/2019 Mecánica de Fluidos - Clase 5
13/44
1( Fluo Constante Gni:orme "as condiciones no cambian con del uido o con el tiempo( Gn eemplo es el mo.imiento del
.elocidad constante en una tuber%a de diámetro constante(2( Fluo +o Gni:orme Constante "as condiciones cambian de p
con la posici#n del uido pero no con el tiempo( Gn eemplomo.imiento en una tuber%a enroscada con .elocidad constaentrada la .elocidad cambiará a lo lar,o del tra6ecto -aci
3( Fluo Gni:orme Variable En un momento dado* todas las colas mismas* pero ?stas cambian con el tiempo(
4( Fluo +o Gni:orme Variable 7odas las condiciones del uidocambiar de punto a punto 6 con el tiempo en cual&uier mom
Fluo Constante 6 Fluo Gni:orme
d l id
8/15/2019 Mecánica de Fluidos - Clase 5
14/44
atrones del uido
• Fluo Gni:orme
• Fluo +o Gni:orme
• Fluo Constante
• Fluo Variable
Fl G i:
8/15/2019 Mecánica de Fluidos - Clase 5
15/44
Fluo Gni:orme
"a .elocidad es constante a tra.?s de cual&uier secci#n normal al
El modelo de uido es uni dimensional
E l
8/15/2019 Mecánica de Fluidos - Clase 5
16/44
Eemplo*
"a .ál.ula en C es
abierta lentamente Clasicar el uo en Bmientras la .ál.ula esabierta
Clasi&ue el uo en '
4 enda "%nea de Corriente
8/15/2019 Mecánica de Fluidos - Clase 5
17/44
4 enda* "%nea de Corriente
"a .elocidad de mo.imiento es la
descripci#n básica de c#mo un uido semue.e en tiempo 6 espacio* pero parapoder .isuali!ar el patr#n de mo.imientonecesario denir otras propiedades del
uido( Estas deniciones corresponden a.arios m?todos eIperimentales para.isuali!ar el mo.imiento de uido(
Línea de corriente
8/15/2019 Mecánica de Fluidos - Clase 5
18/44
Línea de corriente
• "a "%nea de corriente una cur.a &ue siempr
tan,ente a la .elocidalocal instantánea del.ector(
• "os ar,umentos,eom?tricos resultan
ecuaci#n para una líncorriente
"%neas de corriente
8/15/2019 Mecánica de Fluidos - Clase 5
19/44
"%neas de corriente
Fluido deal
% %
8/15/2019 Mecánica de Fluidos - Clase 5
20/44
Caracter%sticas de las "%neas de Corriente
1( "as "%neas de Corriente no pueden cru!ars
s%( ADe otro modo* el punto cru!ado tendr%al%neas tan,enciales(
2( "as "%neas de Corriente no se doblan* se csua.emente
3( "a densidad de l%neas de corriente reea lama,nitud de la .elocidad( A$rupos densos l%neas de corriente representan alta .elocidmientras &ue ,rupos dispersos representan
.elocidad(
Eemplo
8/15/2019 Mecánica de Fluidos - Clase 5
21/44
Eemplo*
"ineas de u
aire 6 contorpresi#n alredun autom#.imo.imiento
7ubo de corriente
8/15/2019 Mecánica de Fluidos - Clase 5
22/44
7ubo de corriente
o El 7ubo de Corriente es
un tubo ima,inario cu6osl%mites están :ormados porl%neas de corriente(
o El caudal de uo debeser el mismo para todaslas secciones cru!adas deltubo de corriente(
endas
8/15/2019 Mecánica de Fluidos - Clase 5
23/44
endas
"a 7ra6ectoria se detal se,uir el camino &recorre una part%culauido(
Ecuaci#n para una senda
"%nea de 7ra!a
8/15/2019 Mecánica de Fluidos - Clase 5
24/44
"%nea de 7ra!a
• Gna "%nea de tra!a es la co
de part%culas de uido &ue -secuencialmente por un punen el uo(
• Es :ácil de ,enerar en eIpeteJir en uo de a,uas* o .a
uos ,aseosos(• imilar a la tra6ectoria 6 lascorriente para el uo estab
Comparaciones
8/15/2019 Mecánica de Fluidos - Clase 5
25/44
Comparaciones
ara uos constantes endas* l%neas de corriente 6 l%nede tra!a son id?nticas(
ara uos .ariables ueden ser mu6 di:erentes "as l%neas de corriente son una :oto,ra:%a instantáne
del campo de uo( "as sendas 6 l%neas de tra!a son patrones de uido &
tienen una -istoria temporal asociada a ellos(
"as l%neas de tra!a son una toma instantánea de unpatr#n de uo en un tiempo inte,rado(
"a senda es el curso de uo de una part%cula indi.idlo lar,o de un tiempo determinado(
Cantidad de Fluo ACaudal
8/15/2019 Mecánica de Fluidos - Clase 5
26/44
Cantidad de Fluo ACaudal
Flujo volumétrico –Descarga/Caudal
Flujo másico
Descarga y velocidad media
ACaudal/Descar,a
8/15/2019 Mecánica de Fluidos - Clase 5
27/44
ACaudal/Descar,a
El .olumen de un uido &uepasa por una determinada
secci#n de cruce en una unidadde tiempo se denomina caudalo descar,a( e mide en metrosc8bicos por se,undo o unidadessimilares 6 se indica con una /(
Velocidad constante en lasecci#n de cruce(
Velocidad .ariable
Fluo Másico
8/15/2019 Mecánica de Fluidos - Clase 5
28/44
Fluo Másico
"a masa de uido &ue pasa en un determina
punto de cruce en una unidad de tiempo sellama uo másico( e mide en Kilo,ramos pse,undo o unidades similares(
Caudal 6 Velocidad Media
8/15/2019 Mecánica de Fluidos - Clase 5
29/44
Caudal 6 Velocidad Media
• i conocemos el tamaJode tuber%a 6 conocemos
el caudal* podemosdeducir la .elocidadmedia(
•
El caudal .olum?trico Lse determina por
Eemplo
8/15/2019 Mecánica de Fluidos - Clase 5
30/44
Eemplo*
"a descar,a en una tuber%a de 25 cm es
de 0(04 m3/s( C8al es la .elocidad medi
Volumen de Control n,reso 6 alida
8/15/2019 Mecánica de Fluidos - Clase 5
31/44
Volumen de Control n,reso 6 alida
8/15/2019 Mecánica de Fluidos - Clase 5
32/44
8/15/2019 Mecánica de Fluidos - Clase 5
33/44
8/15/2019 Mecánica de Fluidos - Clase 5
34/44
ara cual&uier Volumen de Control*
principio de la conser.aci#n de la mdice
L ms 0$e i"+res por $"idd&iempo 1 L ms 0$e sle por$"idd de &iempo 2 El $me"&o ms e" el Vol$me" de Co"&rol p
$"idd de &iempo
8/15/2019 Mecánica de Fluidos - Clase 5
35/44
Pr $" -$)o !o"s&"&e:
"a masa &ue in,resa Masa &ue sale
"a ecuaci#n de la continuidad
8/15/2019 Mecánica de Fluidos - Clase 5
36/44
"a ecuaci#n de la continuidad
Eemplo*
8/15/2019 Mecánica de Fluidos - Clase 5
37/44
Eemplo*
El a,ua u6e a tra.?s de una tuber%a de 4(0 cm dediámetro a una .elocidad de 5 cm/s( "a tuber%a se
reduce uo abao 6 tiene un diámetro de 2(0 cm( es la .elocidad del a,ua a tra.?s de la tuber%a máestrec-aN
Eemplo 2*
8/15/2019 Mecánica de Fluidos - Clase 5
38/44
Eemplo 2* Dos arro6os se unen para :ormar un r%o(
"as dimensiones son
E!$!i#" de l !o"&i"$idd
Fluo en Gna* Dos 6 7res dimensiones
8/15/2019 Mecánica de Fluidos - Clase 5
39/44
* 6
"a dimensi#n del uo depende del numero d
coordenadas de espacio re&ueridas paradescribirlo(
En realidad* la ma6or parte de los uos son
tridimensionales* 6 el análisis basado en mendimensiones es necesario(
Fluo en 1 dimensi#n
8/15/2019 Mecánica de Fluidos - Clase 5
40/44
El uo u6e principalmente en una direcciel uo en las otras dos es despreciable(
Fluo en 1 dimensi#n
8/15/2019 Mecánica de Fluidos - Clase 5
41/44
7uber%a Fluo ideal Fluo real
Fluo en una dimensi#n en una tuber%a
Fluo en 1 dimensi#n
Fluo en 2 dimensiones
8/15/2019 Mecánica de Fluidos - Clase 5
42/44
Fluo en 2 dimensiones
El uo u6e principalmente en dos direcciones* 6 esdespreciable el mo.imiento en la tercera coordenad
"os :actores del mo.imiento del uido son :uncionesdos coordenadas espaciales
Fluo en 2 dimensiones
8/15/2019 Mecánica de Fluidos - Clase 5
43/44
uo e d e s o es
Fluo sobre un a!ud
Fluo en 3 dimensiones
8/15/2019 Mecánica de Fluidos - Clase 5
44/44
"os :actores del mo.imiento del uido son:unci#n de tres coordenadas de espacio
Top Related