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Universidad Tecnolgica De Panam

Centro Regional De Panam Oeste

Facultad De Ingeniera Elctrica

Mecnica De Fluidos

Investigacin

Cinemtica de uidos!

Clasi"cacin Del Movimiento De #os Fluidos

Pro$esor!

%le& Castillo

Presentado Por!

Oscar Pitti

'('')(*+,

-+./*.-0

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I1TRODUCCI21

La cinemtica de los fuidos se ocupa de la descripcin delmovimiento de las partculas fuidas, sin preocuparse por las uerzasque causan ese movimiento ni por las uerzas que ese movimientoorigina.

Los asuntos tratados por la cinemtica se reeren a la posicin de laspartculas, a su velocidad, al cambio de velocidad y a las variablesasociadas directamente con la descripcin del movimiento.

El movimiento de los fuidos puede clasicarse de mucas manerascomo fu!os, seg"n dierentes criterios y seg"n sus dierentescaractersticas, estos pueden ser estos# $lu!o ideal, $lu!o turbulento,$lu!o compresible, $lu!o permanente, $lu!o no uniorme, $lu!ounidimensional, $lu!o bidimensional, $lu!o tridimensional, $lu!orotacional, etc.

La presente investigacin dene cada uno de estos presentando susprincipales caractersticas, propiedades y comportamiento con el nde conocerlos, analizarlos y poder identicarlos en el entorno.

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CI1EM3TIC% DE F#UIDO4!

C#%4IFIC%CI21 DE# MO5IMIE1TO DE #O4 F#UIDO4

Entre los dierentes tipos de fu!os de fuidos que podemos encontrarestn#

Fluido Ideal 6 Real

El fu!o ideal es aquel fu!o incompresible y carente de riccin. Laiptesis de un fu!o ideal es de gran utilidad al analizar problemasque tengan grandes gastos de fuido, como en el movimiento de unaeroplano o de un submarino. %n fuido que no presente riccinresulta no viscoso y los procesos en que se tenga en cuenta suescurrimiento son reversibles. En cambio un fu!o real presenta todassus caractersticas propias lo que ace su estudio bastante comple!o.

Fluido Incom7resi8le 6 Fluido Com7resi8le

$lu!o incompresible, es aquel en los cuales los cambios de densidad

de un punto a otro son despreciables, mientras se e&aminan puntosdentro del campo de fu!o, es decir#

Lo anterior no e&ige que la densidad sea constante en todos lospuntos. 'i la densidad es constante, obviamente el fu!o esincompresible, pero sera una condicin ms restrictiva.

'e denomina fu!o compresible a aquel fuido cuya densidad vara

signicativamente ante un cambio de presin. (anto los gases, comolos lquidos y los slidos, todos disminuyen su volumen cuando se lesaplica una presin.

)* +

La relacin entre la variacin de volumen y la variacin de presin, esuna constante ), propia de cada material, que depende de laelasticidad del mismo

Flu9o E&terno o Flu9o Interno :Conducto %8ierto ; Cerrado

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El fu!o interno es aquel que est completamente limitado porsupercies slidas. ncluyen fu!os a trav-s de tuberas, toberas,diusores, ensancamientos y estrecamientos bruscos, vlvulas,...Los fu!os internos pueden ser laminares y turbulentos. lgunos casosde fu!o laminar pueden resolverse analticamente.

En el caso de fu!o turbulento no son posibles las solucionesanalticas, por lo que se debe conar en teoras semiempricas y endatos e&perimentales. /ara fu!os internos el r-gimen de fu!o 0laminaro turbulento1 es undamentalmente una uncin del n"mero de2eynolds.

/or otro lado, el fu!o e&terno es aquel fu!o sobre cuerpos sumergidosen un fuido sin ronteras. La corriente de fuido en la cual el cuerpoest inmerso, con recuencia, se considera como innita en e&tensin.

Flu9o #aminar 6 Tur8ulento

%n fu!o es laminar cuando sus partculasse mueven a lo largo de trayectoriassuaves en lminas o capas, de manera queuna capa se desliza suavemente sobre otracapa adyacente. Este tipo de fu!os cumplela Ley de 3iscosidad de 4e5ton.

%n fu!o es turbulento cuando sus

partculas se mueven en trayectorias muyirregulares que causan colisiones entre laspartculas, produci-ndose un importanteintercambio de cantidad de movimientoentre ellas. La turbulencia estableceesuerzos de cizalla importantes y causa

p-rdidas de energa en todo el fu!o.

La ecuacin para el fu!o turbulento se puede escribir de una ormaanloga a la ley de 4e5ton de la viscosidad#

=

6nde:

: viscosidad aparente, es actor que depende del movimiento delfuido y de su densidad.

En situaciones reales, tanto la viscosidadcomo la turbulencia contribuyen al esuerzo cortante#

=( 1

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La accin de la viscosidad amortigua la turbulencia en un fu!o. /ortanto, si tenemos un fuido con ba!a viscosidad, alta velocidad y degran e&tensin, movi-ndose con un fu!o laminar, -ste se convertiramuy rpidamente en un fu!o turbulento.

La naturaleza laminar o turbulenta de un fu!o se indica mediante el7n"mero de 2eynolds8.

Flu9o 4u8crtico 6 4u7ercrtico

El fu!o en canales abiertos puede clasicarse en dos tipos#

En el fu!o subcrtico, tambi-n denominado fu!o lento, el nivel

eectivo del agua en una seccin determinada est condicionado alnivel de la seccin aguas aba!o.

En el caso de fu!o supercrtico, tambi-n denominado fu!o veloz, elnivel del agua eectivo en una seccin determinada est condicionadoa la condicin de contorno situada aguas arriba.

Flu9o Esta8le 6 Transitorio o Inesta8le

El fu!o estable es Llamado tambi-n fu!o estacionario. Este tipo defu!o se caracteriza porque las condiciones de velocidad deescurrimiento en cualquier punto no cambian con el tiempo, o seaque permanecen constantes con el tiempo o bien, si las variacionesen ellas son tan peque9as con respecto a los valores medios. smismo en cualquier punto de un fu!o permanente, no e&istencambios en la densidad, presin o temperatura con el tiempo, esdecir#

:;

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El fu!o permanente es ms simple de analizar que -l no permanente,por la comple!idad que le adiciona el tiempo como variableindependiente.

El fu!o transitorio, llamado tambi-n fu!o no estacionario es aquel en

el cual las propiedades del fuido y las caractersticas mecnicas delmismo sern dierentes de un punto a otro dentro de su campo,adems si las caractersticas en un punto determinado varan de uninstante a otro se dice que es un fu!o no permanente, es decir#

6nde# 4* parmetro a analizar.

Flu9o Uni$orme 6 5ariado

El fu!o uniorme es un tipo de fu!o poco com"n y ocurre cuando elvector velocidad en todos los puntos del escurrimiento es id-nticotanto en magnitud como en direccin para un instante dado oe&presado matemticamente#

:vuando se tiene un fuido que se desplaza en una corriente circular,pero las partculas del fuido no giran alrededor del e!e que pasa porsu centro de masas, se dice que el fu!o es irrotacional. En caso

contrario estamos ante un fu!o rotacional.

En el fu!o irrotacional se e&cept"a la presencia de singularidadesvorticosas, las cuales son causadas por los eectos de viscosidad delfuido en movimiento.

Flu9o unidimensional= 8idimensional 6 tridimensional

El fu!o unidimensional es un fu!o en el que el vector de velocidadslo depende de una variable espacial, es decir que se desprecian los

cambios de velocidad transversales a la direccin principal del

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escurrimiento. 6icos fu!os se dan en tuberas largas y rectas o entreplacas paralelas.

El fu!o bidimensional es un fu!o en el que el vector velocidad slodepende de dos variables espaciales.

En este tipo de fu!o se supone que todas las partculas fuyen sobreplanos paralelos a lo largo de trayectorias que resultan id-nticas si secomparan los planos entre s, no e&istiendo, por tanto, cambio algunoen direccin perpendicular a los planos.

En el fu!o tridimensional el vector velocidad depende de trescoordenadas espaciales, es el caso ms general en que lascomponentes de la velocidad en tres direcciones mutuamenteperpendiculares son uncin de las coordenadas espaciales &, y, z, ydel tiempo t.

Este es uno de los fu!os ms complicados de mane!ar desde el puntode vista matemtico y slo se pueden e&presar cilmente aquellosescurrimientos con ronteras de geometra sencilla.

Conclusin

?emos visto la clasicacin del movimiento de los fuidos de acuerdoa distintos criterios y seg"n sus dierentes caractersticas como loplantea la cinemtica de los fuidos que es la encargada de ladescripcin del movimiento de las partculas fuidas, sin preocuparsepor las uerzas que causan ese movimiento ni por las uerzas que esemovimiento origina.

'abemos tambi-n que fu!o es el movimiento o circulacin de unfuido sin alterar sus caractersticas sicas o qumicas y se da en dos

tipos, como fu!o interno dentro de conductores o como fu!o e&ternoalrededor de cuerpos slido.

@racias a las caractersticas previamente mencionadas podemosidenticar los dierentes tipos de fu!os presentes en nuestro entornoy utilizar sus propiedades de tal manera que los benecios seanm&imos.

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