4.fluidos en movimiento-1 (1)
DESCRIPTION
Documentos para la especialidad en HidráulicaTRANSCRIPT
-
Fluidos enMovimiento (1)Facultad de Ingeniera | UNAM
-
El gasto (volumtrico) o descarga es el volumen de fluido que pasa por una seccin dada en la unidad de tiempo.Facultad de Ingeniera | UNAMGasto o descargaSi se tiene un fluido que se mueve con velocidad constante v por un tubo de seccin A, el volumen que pasa por unidad de tiempo, o el gasto en el tubo es vA.
-
En general, la velocidad del fluido ser variable a travs de la seccin por la que pasa, y tendremos que considerar primero el gasto en un rea infinitamente pequea, que ser vdA, para poder determinar el gasto total por integracin en el rea completaFacultad de Ingeniera | UNAMGasto con velocidad variableQ = A v dA
-
Para calcular el gasto, siempre se debe considerar el rea de la seccin normal a la velocidad total o el componente velocidad normal a un rea dada.Facultad de Ingeniera | UNAMGasto con velocidad variable
-
En los problemas de flujo unidimensional en tubos se tiene como dato el gasto y se debe encontrar la velocidad promedio sin conocer la distribucin real de velocidades en la seccin del tubo.Por definicin, esta velocidad se obtiene al dividir la descarga total entre el rea total de la seccin: v = Q/AFacultad de Ingeniera | UNAMGasto con velocidad variable
-
Facultad de Ingeniera | UNAMGasto con velocidad variablem = A v dA De manera semejante, el gasto msico a travs de una seccin estara dado por
-
Facultad de Ingeniera | UNAMProblema ejemplo 1
En un tubo de 30 cm de dimetro fluye aire cuya densidad es 1.24 kg/m3 con un gasto msico de 3 kilogramos por segundo. Cul es la velocidad media del aire en el tubo y cul es el gasto?
-
Facultad de Ingeniera | UNAMRgimen de flujo
Cuando se calculan prdidas en tuberas, es importante saber si el flujo del fluido es laminar o turbulento.
El flujo laminar se asocia comnmente con el movimiento lento de los fluidos viscosos en tuberas de pequeo dimetroEl flujo turbulento es ms rpido y catico debido a que los vrtices, eddies y estelas hacen impredecible el flujo
-
Facultad de Ingeniera | UNAMRgimen de flujoEl flujo laminar es relativamente raro en situaciones realesEl flujo turbulento y el flujo transicional ocurren comnmenteEl flujo transicional es una mezcla de los flujos laminar y turbulento.La turbulencia ocurre en la regin central de la tubera y el flujo laminar cerca de las paredes
-
Facultad de Ingeniera | UNAMFlujos laminar y turbulento
El flujo turbulento se caracteriza por la accin de mezclado en todo el campo. Este mezclado se debe a los remolinos o torbellinos de tamao variable que se forman en el fluido.
-
Facultad de Ingeniera | UNAMFlujos laminar y turbulento
El flujo laminar carece del intenso fenmeno de mezclado y de los torbellinos que caracterizan al flujo turbulento, y tiene una apariencia suave.
-
Facultad de Ingeniera | UNAMFlujos laminar y turbulento
En 1883, Osborne Reynolds (1842-1912), cientfico ings, condujo experimentos para determinar las leyes de resistencia en tuberas.
Al introducir un filamento de colorante en el flujo de agua a lo largo de un tubo de vidrio observ que a bajas velocidades el filamento apareca en lnea recta, indicando flujo laminar.
-
Facultad de Ingeniera | UNAMFlujos laminar y turbulento
-
Facultad de Ingeniera | UNAMFlujos laminar y turbulento
A altas velocidades, el filamento, despus de pasar un camino pequeo a lo largo de la tubera, repentinamente se mezclaba con el agua circundante, indicando que el flujo se haba vuelto turbulento.
La velocidad de flujo donde el movimiento cambia de laminar a turbulento se denomina velocidad crtica
-
Facultad de Ingeniera | UNAMFlujos laminar y turbulento
-
Facultad de Ingeniera | UNAMNmero de Reynolds
Los experimentos con tuberas de diferentes dimetros y con agua a diferentes temperaturas llevaron a Reynolds a concluir que el tipo de flujo estaba determinado por:
-
Facultad de Ingeniera | UNAMNmero de Reynolds
Densidad del fluido, Velocidad media de flujo, VDimetro de la tubera, dViscosidad dinmica del fluido,
-
Facultad de Ingeniera | UNAMNmero de Reynolds
El parmetro adimensional Re, llamado el nmero de Reynolds es una medida de la razn de fuerzas inerciales a fuerzas viscosas y consecuentemente puede usarse para distinguir entre flujos laminar, transicional y turbulento:
-
Facultad de Ingeniera | UNAMNmero de Reynolds
Re = (Vd)/
Donde: = densidad del fluido en kg/m 3V = velocidad en m/sd = dimetro de la tubera en metros = viscosidad dinmica del fluido en Pa s
-
Facultad de Ingeniera | UNAMNmero de Reynolds
Como una gua muy general, el flujo laminar ocurre en tuberas paraRe< 2000.
El flujo turbulento ocurre para Re> 4000
El flujo transicional ocurre para valores de 2000
-
Facultad de Ingeniera | UNAMProblema ejemplo 2
Calcular el nmero de Reynolds para un fluido ( = 900 kg/m3) transportado por una tubera de 25 mm a 2 m/s y su viscosidad dinmica es 0.015 Pa s
R = (Vd)/ = (900*2*0.025)/0.015 = 3000