Dinamica De Los Fluidos

DINAMICA DE LOS FLUIDOS

La mecánica de fluidos puede subdividirse en dos campos principales: la estática de fluidos, o hidrostática, que se ocupa de los fluidos en reposo, y la dinámica de fluidos, que trata de los fluidos en movimiento. El término de hidrodinámica se aplica al flujo de líquidos o al flujo de los gases a baja velocidad, en el que puede considerarse que el gas es esencialmente incompresible. La aerodinámica, o dinámica de gases, se ocupa del comportamiento de los gases cuando los cambios de velocidad y presión son lo suficientemente grandes para que sea necesario incluir los efectos de la compresibilidad.

Entre las aplicaciones de la mecánica de fluidos están la propulsión a chorro, las turbinas, los compresores y las bombas. La hidráulica estudia la utilización en ingeniería de la presión del agua o del aceite.

La hidrodinámica es la parte de la hidráulica que estudia el comportamiento de los líquidos en movimiento. Para ello considera, entre otras cosas: la velocidad, la presión, el flujo y el gasto del líquido.

En el estudio de la hidrodinámica, el teorema de Bernoulli, que trata de la Ley de la Conservación de la Energía, es de primordial importancia, pues señala que la suma de las energías cinética, potencial y de presión de un líquido en movimiento en un punto determinado es igual a la de otro punto cualquiera. La mecánica de los fluidos estudia las características de un fluido viscoso en el cual se presenta fricción. Un fluido es compresible cuando su densidad varía de acuerdo con la presión que recibe; tal es el caso del aire y otros gases estudiados por la aerodinámica. La hidrodinámica investiga fundamentalmente a los fluidos incomprensibles, es decir, a los líquidos, pues su densidad casi no varía cuando cambia la presión ejercida sobre ellos.

Cuando un fluido se encuentra en movimiento, una capa de dicho fluido ejerce resistencia al movimiento de otra capa que se encuentre paralela y adyacente a ella; a esta resistencia se le llama viscosidad.

Para que un fluido como el agua, petróleo o gasolina fluya por una tubería desde la fuente de abastecimientos hasta los lugares de consumo, es necesario utilizar bombas, ya que sin ellas, las fuerzas que se oponen al desplazamiento entre las distintas capas del fluido lo impedirían.

Cuando un cuerpo sólido se mueve en un fluido, como puede ser el aire, agua, aceite, etc., experimenta una resistencia que se opone a su movimiento, es decir, se presenta una fuerza en sentido contrario al movimiento del cuerpo. Dicha fuerza recibe el nombre de fuerza de fricción viscosa, y depende de la velocidad del sólido, de la viscosidad del fluido, así como la forma o figura geométrica del cuerpo.

La aerodinámica estudia las formas más adecuadas para que el móvil que se proyecta construir disminuya la fuerza de fricción viscosa del aire en las mejores condiciones. Si se trata de un avión, los estudios y ensayos aerodinámicos determinarán las formas que, además de garantizar la seguridad del vuelo, contribuirán a transportar la mayor carga posible en las condiciones más económicas y con mayor rapidez que se pueda lograr. Al construir lanchas, barcos de vela, de pasajeros o militares, se buscan las formas más adecuadas, ya sean curvadas o lisas, que reduzca la fuerza de fricción viscosa del agua.

Fluidos ideales: El movimiento de un fluido real es muy complejo. Para simplificar su descripción consideraremos el comportamiento de un fluido ideal cuyas características son las siguientes:

1. Fluido no viscoso. Se desprecia la fricción interna entre las distintas partes del fluido

2. Flujo estacionario o estable. La velocidad del fluido en un punto es constante con el tiempo

3. Fluido incompresible. La densidad del fluido permanece constante con el tiempo

4. Flujo irrotacional. No presenta torbellinos, es decir, no hay momento angular del fluido respecto de cualquier punto.

Líneas de corriente: Es la trayectoria tomada por una partícula de fluido bajo flujo estable. La velocidad del fluido siempre es tangente a la línea de corriente. Dos líneas de corriente no se cruzan entre si en flujo estable.

Tubo de flujo: Conjunto de líneas de corriente

Gasto

Cuando un líquido fluye a través de una tubería, es muy común hablar de su gasto, que por definición es: la relación existente entre el volumen de líquido que fluye por un conducto y el tiempo que tarda en fluir.

G = V/t

Donde: G = gasto en m3/s

V = volumen del líquido que fluye en metros cúbicos (m3)

t = tiempo que tarda en fluir el líquido en segundos (s)

El gasto también puede calcularse si se conoce la velocidad del líquido el área de la sección transversal de la tubería.

G = Av

Donde:

G = gasto en m3/s

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