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INDICE DE CONTENIDOSIntroducción…………………………………………………………………………………………2
CAPITULO I GENERALIDADES DEL TEMA…………………………………………………3
1.-definición:…………………………………………………………………………………...3
.2.- generalidades sobre el yeso…………………………………………………………….3
3.-objetivos del tema:…………………………………………………………………………3
3.1.-objetivo general………………………………………………………………...3
3.2.-objetivos específicos…………………………………………………………..3
CAPITULO II FUNDAMENTO TEÓRICO……………………………………………………..4
2.1.-Permanente o no Permanente……………………………………………………………..4
1.1.- Flujo permanente…………………………………………………………………
1.2.- Flujo no permanente…………………………………………………………………
2.2.-Uniforme o no Uniforme…………………………………………………………………….
2.1.- Flujo uniforme…………………………………………………………………….
2.2.- Flujo no uniforme………………………………………………………………………
2.3.- Flujo laminar y turbulento……………………………………………………………………
3.1.- Flujo laminar: ………………………………………………………………………
3.2.- Flujo turbulento……………………………………………………………………
2.4. -Unidimensional, Bidimensional o
Tridimensional……………………………………………….….
4.1.- Flujo unidimensional………………………………………………………………………..
4.2.- Flujo bidimensional…………………………………………………………………………
4.3.- Flujo tridimensional…………………………………………………………………………
2.5.-Rotacional o Irrotacional………………………………………………………………
5.1.- Flujo rotacional………………………………………………………………………….….
5.2.- Flujo irrotacional……………………………………………………………...
2. 6.-Línea de Corriente……………………………………………………………………
6.1.-Tubos De Corriente…………………………………………………………………….10
6.2.-Red Corriente…………………………………………………………………………...10
6.3.-Altura De Velocidad…………………………………………………………………….10
6.3.1.-linea De Alturas Totales…………………………………………………….11
6.3.2.-linea De Alturas Piezometricas…………………………………………….11
6.3.3.- línea de energía……………………………………… ………………….11
Conclusiones…………………………………………………………………………………….. 12
Bibliografía………………………………………………………………………………………...13
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INTRODUCCION
Los principios básicos de l movimiento de los fluidos se desarrollaron
lentamente a través de los siglos XVI al XIX como resultado del trabajo de
muchos científicos como Da Vinci, Galileo, Torricelli, Pascal, Bernoulli, Euler,
Navier, Stokes, Kelvin, Reynolds y otros que hicieron interesantes aportes
teóricos a lo que se denomina hidrodinámica. También en el campo de
hidráulica experimental hicieron importantes contribuciones Chezy, Ventura,
Hagen, Manning, Pouseuille, Darcy, Froude y otros, fundamentalmente durante
el siglo XIX.
Hacia finales del siglo XIX la hidrodinámica y la hidráulica experimental
presentaban una cierta rivalidad. Por una parte, la hidrodinámica clásica
aplicaba con rigurosidad principios matemáticos para modelar el
comportamiento de los fluidos, para lo cual debía recurrir a simplificar las
propiedades de estos. Así se hablaba de un fluido real. Esto hizo que los
resultados no fueran siempre aplicables a casos reales. Por otra parte, la
hidráulica experimental acumulaba antecedentes sobre el comportamiento de
fluidos reales sin dar importancia a al formulación de una teoría rigurosa.
La Mecánica de Fluidos moderna aparece a principios del siglo XX como
un esfuerzo para unir estas dos tendencias: experimental y científica.
Generalmente se reconoce como fundador de la mecánica de fluidos modela al
alemán L. Prandtl (1875-1953). Esta es una ciencia relativamente joven ala
cual aun hoy se están haciendo importantes contribuciones.
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CAPITULO I GENERALIDADES DEL TEMA.
1.-DEFINICIÓN:
El flujo de fluidos es un fenómeno común a la vida diaria. El estudio de
su mecanismo es esencialmente impulsado por entender la física involucrada,
así como su control en diversas aplicaciones de ingeniera. La astrofísica,
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 este texto se trataran las bases de la mecánica que son comunes a
estas disciplinas. Habrá algunos ejemplos especıficos no con el objeto de dar
recetas para problemas en la práctica, sino con el objeto de mostrar los
principios generales y su manejo:
.2.- GENERALIDADES SOBRE EL YESO
3.-OBJETIVOS DEL TEMA:
3.1.-OBJETIVO GENERAL
Desarrollar competencias en el alumno que le permitan aplicar los fundamentos del flujo compresible e incompresible al planteamiento lógico de la solución de problemas.
3.2.-OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Familiarizarse con los diferentes conceptos de flujo de fluidos. Describir los diferentes procesos del flujo de fluidos y ver como se utiliza
en las diferentes aplicaciones de la vida diaria. Identificar cuales son los las fase del flujo de fluidos.
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CAPITULO II FUNDAMENTO TEÓRICO
2.1.-PERMANENTE O NO PERMANENTE
1.1.- FLUJO PERMANENTE: Llamado también flujo estacionario.
Este tipo de flujo 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:
Donde:
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.
1.2.- FLUJO NO PERMANENTE Llamado también flujo no estacionario.
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
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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:
Donde:
N: parámetro a analizar.
El flujo puede ser permanente o no, de acuerdo con el observador.
2.2.-UNIFORME O NO UNIFORME
2.1.- 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:
Donde el tiempo se mantiene constante y s es un desplazamiento en cualquier
dirección.
2.2.- 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
2.3.- FLUJO LAMINAR Y TURBULENTO
3.1.- 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:
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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.
3.2.- 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.
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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:
Donde:
H: 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:
En donde se necesita recurrir a la experimentación para determinar este tipo de
escurrimiento.
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2.4. -UNIDIMENSIONAL, BIDIMENSIONAL O TRIDIMENSIONAL
4.1.- FLUJO UNIDIMENSIONAL: Es un flujo en el que el vector de
velocidad sólo depende de una variable espacial, es decir que se desprecian
los cambios de velocidad transversales a la dirección principal del
escurrimiento. Dichos flujos se dan en tuberías largas y rectas o entre placas
paralelas.
4.2.- FLUJO BIDIMENSIONAL: Es un flujo en el que el vector velocidad
sólo depende de dos variables espaciales.
En este tipo de flujo se supone que todas las partículas fluyen sobre planos
paralelos a lo largo de trayectorias que resultan idénticas si se comparan los
planos entre sí, no existiendo, por tanto, cambio alguno en dirección
perpendicular a los planos.
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4.3.- FLUJO TRIDIMENSIONAL: El vector velocidad depende de tres
coordenadas espaciales, es el caso más general en que las componentes de la
velocidad en tres direcciones mutuamente perpendiculares son función de las
coordenadas espaciales x, y, z, y del tiempo t.
Este es uno de los flujos más complicados de manejar desde el punto de vista
matemático y sólo se pueden expresar fácilmente aquellos escurrimientos con
fronteras de geometría sencilla.
2.5.-ROTACIONAL O IRROTACIONAL
5.1.- FLUJO ROTACIONAL: Es aquel en el cual el campo rot v adquiere
en algunos de sus puntos valores distintos de cero, para cualquier instante.
5.2.- 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.
2. 6.-LÍNEA DE CORRIENTE: Aquella familia de curvas que para cada instante
de tiempo son las envolventes del campo de velocidades. En mecánica de
fluidos se denomina línea de corriente al lugar geométrico de
los puntos tangentes al vector velocidad de las partículas defluido en un
instante determinado. En particular, la línea de corriente que se encuentra en
contacto con el agua, se denomina línea de agua.
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6.1.-TUBOS DE CORRIENTE: A partir de la definición de línea de
corriente se puede definir, para flujos laminares, el concepto de tubo de
corriente, como la superficie formada por las líneas de flujo que parten
de una curva cerrada.
En casos no estacionarios, aunque la línea cerrada no varía, el tubo de
corriente y las líneas de corriente sí lo hacen. Por el contrario, para el
caso estacionario el tubo de corriente permanece fijo en el espacio a lo
largo del tiempo.
No hay flujo a través de la superficie del tubo de corriente.
Solo hay tubo de corriente si V es diferente de 0.
6.2.-RED CORRIENTE: Red corriente conformada por
Una familia de líneas de corriente espaciadas de forma que el caudal
que es el mismo entre cada dos pares de líneas
Otra familia perpendicular a las líneas de corriente espaciadas con la
misma separación que las líneas e corriente
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6.3.-ALTURA DE VELOCIDAD.- Para el cálculo de la altura de
velocidad se tomó la velocidad media. Sin embargo la distribución de
velocidades es por lo general parabólica. El término debe corregirse con:
- α = (v V)𝐴 3 dA - V
Velocidad media en la sección recta - v Velocidad media en un punto genérico
de la sección recta - A Área de la sección recta - α 1.02 a 1,15 Turbulento y 2
Laminar
6.3.1-LINEA DE ALTURAS TOTALES
6.3.2-LINEA DE ALTURAS PIEZOMETRICAS
6.3.3.- LÍNEA DE ENERGÍA
También es llamada línea de carga. La energía total del flujo en
cualquier sección, con respecto aun plano de referencia determinado, es
la suma de la altura geométrica o de elevación Z, la altura piezométrica o
de carga, y, y la altura cinética o de presión dinámica V2/2g. La variación
de la energía total de una sección a otra se representa por una línea
denominada de carga o de energía y también gradiente de energía.
En ausencia de pérdidas de energía, la línea de carga se
mantendrá horizontal, aún cuando podría variar la distribución relativa
de la energía entre las alturas geométrica, piezométrica y
cinética. Sin embargo, en todos los casos reales se producen pérdidas
de energía por rozamiento y la línea de carga resultante es inclinada
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CONCLUCIONES
El conocer el comportamiento de los fluidos a través de tuberías es de
gran importancia, ya que gracias a este comportamiento podemos definir
cuales son las perdidas de carga que se producirán durante su paso, ya
sean perdidas locales o por fricción.
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BIBLIOGRAFÍA
- “MECANICA DE LOS FLUIDOS E HIDRAULICA” Ranald Giles, Cheng
Liu. Serie Shaum.
- “DISEÑO DE CANALES” Informe de la Universidad de Navarra, España.
- “HIDRÁULICA DE LOS CANALES ABIERTOS”. VEN TE
CHOW. EDITORIAL DIANA. MÉXICO. (33-37 Pp.)
- “HIDRÁULICA”. E. RUSSELL, GEORGE. EDITORIAL CECSA. MÉXICO.
(325-328 Pp.)
- “WIKIPEDIA” La enciclopedia libre.