FUNDAMENTOS DEL FLUJO DE FLUIDOS

Índice

I.        INTRODUCCIÓN        2

II.        MARCO TEÓRICO        4

2.1.        FLUJO DE FLUIDOS        4

2.2.        FLUJO PERMANENTE        5

2.3.        FLUJO UNIFORME        6

2.4.        LÍNEAS DE CORRIENTE        6

2.5.        TUBOS DE CORRIENTE        7

2.6.        ECUACION DE CONTINUIDAD        8

2.7.        RED DE CORRIENTE        8

2.8.        ENERGIA Y ALTURA DE CARGA        8

2.9.        ECUACION DE LA ENERGIA        10

2.10.        LINEA DE ENERGIA O DE ALTURAS TOTALES        11

2.11.        LINEA DE ALTURA PIEZOMETRICAS        11

2.12.        POTENCIA        12

III.         ANEXOS

IV.         CONCLUSIONES

V.         BIBLIOGRAFIA

1. INTRODUCCIÓN

La Mecánica de Fluidos es la rama de la ciencia que estudia el equilibrio y el movimiento de los fluidos, lo cual comprende líquidos y gases. En los fluidos, puede producirse un movimiento relativo de las moléculas u átomos que forma parte de la estructura interna tanto en movimiento como en reposo, situación que no se produce nunca en los sólidos.

Transmite los conceptos generales de las leyes que rigen los comportamientos de los fluidos para que se puedan entender los problemas propuestos de ingeniería en los diversos campos de aplicación; principalmente en las obras e instalaciones hidráulicas (tuberías, canales, y presas).

Principalmente puede dividirse en dos partes diferenciadas. La primera de ellas es la que estudia, básicamente, el movimiento de fluidos que circula por una trayectoria concreta, en el que el fenómeno característico es su transporte. En este tipo de circulación de fluidos, éstos circulan canalizados por el interior de conducciones o cauces, y por ello se denomina flujo interno. Es una ciencia básica en todas las ingenierías.

La segunda parte en que se divide la mecánica de fluidos es cuando estos circulan, en vez de por el interior de conducciones, a través en un conjunto de partículas sólidas, denominándose flujo externo, ya que en vez de circular el fluido por el interior de un sólido (una conducción), es el fluido el que envuelve toda la superficie exterior de los sólidos.

 La hidrodinámica es el componente de la mecánica de los fluidos encargado del estudio de los flujos de fluidos en movimiento. El estudio del escurrimiento de los fluidos es complejo y debido  a que su descripción no puede realizarse totalmente desde el punto de vista teórico basado en el análisis matemático, hay que recurrir a la experimentación con el fin de poder describir de manera mas precisa su comportamiento.

El movimiento de un fluido puede ser descrito totalmente, cuando se conoce la velocidad en el espacio de cada una de las partículas en todo momento. Los métodos usados se conocen con los nombres de Lagrange y de Euler.

Las ecuaciones deducidas a partir de los métodos expuestos son: la ecuación de continuidad, la ecuación de energía y la ecuación de cantidad de movimiento (lineal o angular).

En el presente  informe se busca facilitar el estudio de los principios fundamentales del flujo de fluidos (principio de conservación de la masa, principio de la energía cinética y el principio de la cantidad de movimiento), el cual es muy complejo y cabe resaltar que no siempre puede ser estudiado de forma exacta mediante el análisis matemático, lo cual se introducen y repasan brevemente aquellos conceptos previos con objeto de asentar al lector en los futuros temas.

En este tema, el más extenso del bloque, se analiza el flujo de un fluido por un conducto, por lo que se estudian las pérdidas de carga continuas y locales, aprendiendo a utilizar el ábaco de Moody, lo cual se tratado previamente con mayor énfasis en los informes posteriores.

Como futuros ingenieros civiles nos compete el tema con gran relevancia, a pesar de los tantos programas que hoy se ven, pues somos nosotros los encargados del cálculo y ejecución de los proyectos de desarrollo de la población, por lo cual nos enfocamos en explicar detalladamente el comportamiento del flujo de fluidos.

El objetivo de este presente informe es explicar, argumentar y sobre todo llegar de una manera especial al lector para aumentar su conocimiento y a la vez abrirle campo en los conceptos básicos sobre la ingeniería hidráulica, dando a conocer los principios fundamentales que rigen el flujo de fluidos.

1. MARCO TEÓRICO

1. FLUJO DE FLUIDOS

El flujo de los fluidos puede ser permanente o no permanente, uniforme o no uniforme, laminar o turbulento.

Verdaderamente, el flujo unidimensional de un flujo incomprensible tiene lugar cuando el módulo, dirección y sentido de la velocidad en todos los puntos son idénticos. No obstante, el análisis como flujo unidimensional es aceptable cuando se toma como única dimensión la línea de corriente central del flujo y pueden considerarse como despreciables las variaciones de las velocidades y aceleraciones en dirección normal a dicha línea de corriente.

Un flujo bidimensional tiene lugar cuando las partículas se mueven en planos o en planos paralelos de forma que la configuración de las líneas de corriente es idéntica en cada plano.

Para un fluido ideal en que no existen cortantes no pueden transmitirse pares y no tienen lugar movimientos rotacionales de las partículas fluidas alrededor de su propio centro de gravedad.

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1. FLUJO PERMANENTE

El flujo permanente tiene lugar cuando, en un punto cualquiera, la velocidad de las sucesivas partículas que ocupan ese punto en los sucesivos instantes es la misma, por lo tanto, la velocidad es constante respecto al tiempo.

En la mayoría de los problemas técnicos prácticos implican condiciones permanentes. Estos flujos pueden ser uniformes y no uniformes.

Un flujo no es permanente cuando las condiciones en un punto cualquiera del fluido varían con el tiempo.

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1. FLUJO UNIFORME

El flujo de líquidos bajo presión a través de tuberías de diámetro constante y gran longitud es el denominado flujo uniforme.

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El flujo uniforme tiene lugar cuando el                                     El flujo es no uniforme la

 Modulo, la dirección y el sentido de la                                    velocidad, la profundidad, la presión,                      

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