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CLASIFICACION DE LOS FLUJOS DE FLUIDOS

ELIANA PATRICIA PATIÑO GALVAN YASSER DE JESUS ARISMENDY IBARRA INTEGRANTES:

GUSTAVO BALLESTEROS DOCENTE:

UNIVERSIDAD DE LA GUAJIRA FACULTAD DE INGENIERIAS PROGRAMA DE INGENIERIA CIVIL ASIGNATURA: MECANICA DE FLUIDOS RIOHACHA – LA GUAJIRA 2014

CONTENIDO

INTRODUCCION OBJETIVOS DEFINICION DE FLUJO Y DE FLUIDO CLASIFICACION DE LOS FLUJOS DE FLUIDOS  FLUJO TURBULENTO  FLUJO LAMINAR  FLUJO INCOMPRESIBLE  FLUJO COMPRESIBLE  FLUJO PERMANENTE  FLUJO NO PERMANENTE  FLUJO UNIFORME  FLUJO NO UNIFORME  FLUJO ROTACIONAL  FLUJO IRROTACIONAL  FLUJO IDEAL  CONCLUSION  BIBLIOGRAFIA    

INTRODUCCION

Se define como flujo a un fluido en movimiento. El flujo de los fluidos es un fenómeno común en la vida diaria. El estudio de su mecanismo es esencialmente impulsado por entender la física involucrada, así como su control en diversas aplicaciones de ingeniería. La astrofísica, la meteorología, oceanografía, aerodinámica, hidrodinámica, lubricación, ingeniería marina turbo maquinaria,

ingeniería de yacimientos, e ingeniería de la combustión, son algunos de los campos donde la mecánica de fluidos se emplea. En el estudio del movimiento de los fluidos se involucran las leyes del movimiento de la física, las propiedades del fluido, y características del medio ambiente o conducto por el cual fluyen. La clasificación de los flujos puede realizarse de diferentes maneras atendiendo al cambio de velocidad y dirección que sufren las partículas debido al espacio recorrido, al cambio de velocidad, dirección y posición de las partículas respecto al tiempo, a las variaciones de las propiedades respecto al tiempo o a los procesos termodinámicos que se pueden presentar en dichos movimientos.

OBJETIVOS

 Identificar los términos de fluidos y flujos.  Determinar las diferencias entre fluidos y flujos.  Identificar cada uno de los flujos de fluidos que existen en la Mecánica de fluidos.

DEFINICIONES

FLUIDO Se denomina fluido a un tipo de medio continuo formado por alguna sustancia entre cuyas moléculas sólo hay una fuerza de atracción débil. La propiedad definitoria es que los fluidos pueden cambiar de forma sin que aparezcan en su seno fuerzas restitutivas tendentes a recuperar la forma "original" (lo cual

constituye la principal diferencia con un sólido deformable, donde sí hay fuerzas restitutivas). Un fluido es un conjunto de partículas que se mantienen unidas entre sí por fuerzas cohesivas débiles y las paredes de un recipiente; el término engloba a los líquidos y los gases.

FLUJO DE FLUIDOS Movimiento o circulación de un fluido sin alterar sus propiedades físicas o químicas.

CLASIFICACION DE FLUJOS DE FLUIDOS El movimiento de los fluidos puede clasificarse de muchas maneras, según diferentes criterios y según sus diferentes características, este puede ser:

FLUJO TURBULENTO Este tipo de flujo es el que más se presenta en la práctica de ingeniería. En este tipo de flujo las partículas del fluido se mueven en trayectorias erráticas, es decir, en trayectorias muy irregulares sin seguir un orden establecido, ocasionando la transferencia de cantidad de movimiento de una porción de fluido a otra, de modo similar a la transferencia de cantidad de movimiento molecular pero a una escala mayor.

En este tipo de flujo, las partículas del fluido pueden tener tamaños que van desde muy pequeñas, del orden de unos cuantos millares de moléculas, hasta las muy grandes, del orden de millares de pies cúbicos en un gran remolino dentro de un río o en una ráfaga de viento. Cuando se compara un flujo turbulento con uno que no lo es, en igualdad de condiciones, se puede encontrar que en la turbulencia se desarrollan mayores esfuerzos cortantes en los fluidos, al igual que las pérdidas de energía mecánica, que a su vez varían con la primera potencia de la velocidad. La ecuación para el flujo turbulento se puede escribir de una forma análoga a la ley de Newton de la viscosidad: τ =μ (

∂v ) ∂y

Dónde: μ

: Viscosidad aparente, es factor que depende del movimiento del fluido y de

su densidad. En situaciones reales, tanto la viscosidad como la turbulencia contribuyen al esfuerzo cortante: τ =(μ+n)

∂v ∂y

En donde se necesita recurrir a la experimentación para determinar este tipo de escurrimiento. FLUJO TURBULENTO

Factores que hacen que un flujo se torne turbulento:

 La alta rugosidad superficial de la superficie de o con el flujo, sobre todo cerca del borde de ataque y a altas velocidades, irrumpe en la zona laminar de flujo y lo vuelve turbulento.

 Alta turbulencia en el flujo de entrada. En particular para pruebas en túneles de viento, hace que los resultados nunca sean iguales entre dos túneles diferentes.

 Gradientes de presión adversos como los que se generan en cuerpos gruesos, penetran por atrás el flujo y a medida que se desplazan hacia delante lo "arrancan".

 Calentamiento de la superficie por el fluido, asociado y derivado del concepto de entropía, si la superficie de o está muy caliente, transmitirá esa energía al fluido y si esta transferencia es lo suficientemente grande se pasará a flujo turbulento.

FLUJO LAMINAR Se caracteriza porque el movimiento de las partículas del fluido se produce siguiendo trayectorias bastante regulares, separadas y perfectamente definidas dando la impresión de que se tratara de láminas o capas más o menos paralelas

entre sí, las cuales se deslizan suavemente unas sobre otras, sin que exista mezcla macroscópica o intercambio transversal entre ellas. La ley de Newton de la viscosidad es la que rige el flujo laminar: τ =μ (

∂v ) ∂y

Esta ley establece la relación existente entre el esfuerzo cortante y la rapidez de deformación angular. La acción de la viscosidad puede amortiguar cualquier tendencia turbulenta que pueda ocurrir en el flujo laminar. En situaciones que involucren combinaciones de baja viscosidad, alta velocidad o grandes caudales, el flujo laminar no es estable, lo que hace que se transforme en flujo turbulento. FLUJO LAMINAR

FLUJO INCOMPRESIBLE Es aquel en los cuales los cambios de densidad de un punto a otro son despreciables, mientras se examinan puntos dentro del campo de flujo, es decir:

Lo anterior no exige que la densidad sea constante en todos los puntos. Si la densidad es constante, obviamente el flujo es incompresible, pero sería una condición más restrictiva. La incompresibilidad es una aproximación y se dice que el flujo es incompresible si la densidad permanece aproximadamente constante a lo largo de todo el flujo. Por lo tanto, el volumen de todas las porciones del fluido permanece inalterado sobre el curso de su movimiento cuando el flujo o el fluido son incompresibles. En esencia, las densidades de los líquidos son constantes y así el flujo de ellos es típicamente incompresible. Por lo tanto, se suele decir que los líquidos son sustancias incompresibles. Ejemplo: una presión de 210 atm hace que la densidad del agua líquida a 1 atm cambie en sólo 1 por ciento.

FLUJO COMPRESIBLE Es aquel en los cuales los cambios de densidad de un punto a otro no son despreciables. Todos los fluidos son compresibles, incluyendo los líquidos. Cuando estos cambios de volumen son demasiado grandes se opta por considerar el flujo como compresible (que muestran una variación significativa de la densidad como resultado de fluir), esto sucede cuando la velocidad del flujo es cercana a la velocidad del sonido. Estos cambios suelen suceder principalmente en los gases ya que para alcanzar estas velocidades de flujo el líquido se precisa de presiones del orden de 1000 atmósferas, en cambio un gas sólo precisa una relación de presiones de 2:1 para alcanzar velocidades sónicas. La compresibilidad de un flujo es básicamente una medida en el cambio de la densidad. Los gases son en

general muy compresibles, en cambio, la mayoría de los líquidos tienen una compresibilidad muy baja. Por ejemplo, una presión de 500 kPa provoca un cambio de densidad en el agua a temperatura ambiente de solamente 0.024%, en cambio esta misma presión aplicada al aire provoca un cambio de densidad de 250%. Por esto normalmente al estudio de los flujos compresibles se le conoce como dinámica de gases, siendo esta una nueva rama de la mecánica de fluidos, la cual describe estos flujos.

FLUJO PERMANENTE Este tipo de flujo también se les llama flujo estacionario y se caracteriza porque las condiciones de velocidad de escurrimiento en cualquier punto no cambian con el tiempo, o sea que permanecen constantes con el tiempo o bien, si las variaciones en ellas son tan pequeñas con respecto a los valores medios. Así mismo en cualquier punto de un flujo permanente, no existen cambios en la densidad, presión o temperatura con el tiempo, es decir:

Dado al movimiento errático de las partículas de un fluido, siempre existen pequeñas fluctuaciones en las propiedades de un fluido en un punto, cuando se tiene flujo turbulento. Para tener en cuenta estas fluctuaciones se debe generalizar la definición de flujo permanente según el parámetro de interés, así:

Dónde: Nt: es el parámetro velocidad, densidad, temperatura, etc.

El flujo permanente es más simple de analizar que él no permanente, por la complejidad que le adiciona el tiempo como variable independiente.

FLUJO NO PERMANENTE Llamado también flujo no estacionario y en este tipo de flujo en general las propiedades de un fluido y las características mecánicas del mismo serán diferentes de un punto a otro dentro de su campo, además si las características en un punto determinado varían de un instante a otro se dice que es un flujo no permanente, es decir:

Dónde: N: parámetro a analizar. El flujo puede ser permanente o no, de acuerdo con el observador.

FLUJO UNIFORME Este tipo de flujos son poco comunes y ocurren cuando el vector velocidad en todos los puntos del escurrimiento es idéntico tanto en magnitud como en dirección para un instante dado o expresado matemáticamente: ∂v =0 ∂s

Donde el tiempo se mantiene constante y s es un desplazamiento en cualquier dirección.

FLUJO NO UNIFORME Es el caso contrario al flujo uniforme, este tipo de flujo se encuentra cerca de fronteras sólidas por efecto de la viscosidad. El flujo es no uniforme cuando existen cambios de velocidad con respecto al tiempo.

FLUJO ROTACIONAL Es aquel en el cual el campo rot v adquiere en algunos de sus puntos valores distintos de cero, para cualquier instante. Cuando la velocidad angular neta del elemento de fluido no es nula se dice que es un flujo rotacional.

FLUJO IRROTACIONAL Al contrario que el flujo rotacional, este tipo de flujo se caracteriza porque dentro de un campo de flujo el vector rot v es igual a cero para cualquier punto e instante. En el flujo irrotacional se exceptúa la presencia de singularidades vorticosas, las cuales son causadas por los efectos de viscosidad del fluido en movimiento. Se puede decir que un flujo es considerado irrotacional cuando ninguna de sus partículas que lo componen sufre un giro. Sin embargo esta no es la manera correcta de considerar a un flujo irrotacional, ya que en un flujo irrotacional cualquier partícula tiene cierta velocidad angular, que además puede variar. Por lo tanto la irrotacionalidad en un flujo se puede determinar de acuerdo a la velocidad angular media de las partículas que componen al flujo. Para que un flujo sea considerado irrotacional, la velocidad angular de los segmentos rectilíneos que

conforman al fluido, debe ser nula, y por consiguiente se puede considerar que cada una de las partículas tiene una velocidad angular igual a cero. En pocas palabras si un flujo es irrotacional, no significa que el flujo no esté rotando; un flujo irrotacional puede estar en movimiento rectilíneo o rotatorio de acuerdo con un marco de referencia, al igual que de las partículas que lo componen. Entonces decimos que un flujo es irrotacional si la velocidad angular promedio de todas las partículas que conforman el fluido es cero: o mejor dicho el rotacional de la velocidad es cero.

FLUJO IDEAL Se llama fluido ideal, a un fluido de viscosidad nula, incompresible y deformable cuando es sometido a tensiones cortantes por muy pequeñas que éstas sean. La hipótesis de un flujo ideal es de gran utilidad al analizar problemas que tengan grandes gastos de fluido, como en el movimiento de un aeroplano o de un submarino. Un fluido que no presente fricción resulta no viscoso y los procesos en que se tenga en cuenta su escurrimiento son reversibles.

CONCLUSION

Con la realización de este trabajo hubo claridad en lo que concierne a los flujos de fluidos, su definición y relación de estos con la velocidad, la presión y temperatura, aspectos importantes que se deben tener en cuenta a la hora de estudiar la mecánica de los fluidos. Además logramos identificar cada uno de los tipos de flujos que existen, por medio de sus características y análisis hechos a los fluidos para poder clasificarlos.

BIBLIOGRAFIA

 http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/conceptosbasicosmflu idos/clasificaciondelflujo/clasificaciondelflujo.html  http://tesis.uson.mx/digital/tesis/docs/2496/Capitulo3.pdf  file:///D:/QUINTO%20SEMESTRE/Nueva%20carpeta/MECANICA %20DE%20FLUIDOS/MecFl.pdf