Expo Fluidos

4.7. Similitud

En el diseño y prueba de equipos relacionados con el flujo de fluidos se suele construir modelos a escala de laboratorio, geométricamente similares a los prototipos. Los datos experimentales obtenidos con estos modelos se aplican al diseño de los prototipos de tamaño real en función de requisitos de similaridad geométrica, cinemática y dinámica.

Consideremos cualquier problema de flujo fluido, por ejemplo, el flujo sobre un objeto esférico. Las propiedades y configuración del flujo están determinadas por la forma geométrica del objeto y las propiedades pertinentes del fluido. Se dice entonces que dos flujos son similares si son geométricamente similares y si todos los parámetros adimensionales correspondientes son los mismos para los dos flujos.

Consideremos ahora un modelo y un prototipo. ¿Cómo podemos relacionar las medidas hechas en el modelo con el prototipo? La respuesta es: haciendo que sean geométricamente semejantes y que los parámetros adimensionales sean los mismos.

El significado de flujo semejante y correlación entre modelo y prototipo se puede entender considerando la forma adimensional de las ecuaciones gobernantes. Es claro que si todas las ecuaciones diferenciales correspondientes se hacen adimensionales, el tamaño del objeto no entra en consideración si la forma es geométricamente semejante. Sin embargo los parámetros adimensionales deben ser necesariamente iguales en ambos casos.

Estos parámetros dependen de las propiedades del fluido y de una dimensión física característica del objeto. Por tanto, las ecuaciones diferenciales descritas son idénticas para el modelo y prototipo. Se pueden hacer entonces medidas de cualquier variable adimensional del modelo y esta tendrá el mismo valor para el prototipo y al convertir a la forma dimensional los datos tomados en el modelo pueden ser relacionados directamente con el prototipo.

Se puede decir entonces: dos flujos son similares si los parámetros y variables adimensionales son los mismos sin importar el tamaño de la configuración geométrica del flujo, si se mantiene una semejanza geométrica.

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