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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