FLUJO DE FLUIDOS

Hasta aquí hemos analizado fluidos en reposo, ahora analizaremos fluidos en movimiento; donde hay que partir de ciertas suposiciones, ante todo que todos los fluidos en movimiento muestran una corriente laminar o flujo aerodinámico

El flujo aerodinámico: Es el movimiento de un fluido en el cual cada partícula en el fluido sigue la misma trayectoria(pasa por un punto particular) que siguió la partícula anterior.

Análisis Gráfico

Observamos que en la figura a que las líneas de flujo pasan siguiendo la misma trayectoria; pero en la figura b las líneas de corriente se rompen cuando el aire pasa sobre el segundo obstáculo, generando corriente turbulenta y remolinos.

Estos pequeños remolinos representan el flujo turbulento y absorben gran parte de la energía del fluido, incrementando el arrastre por fricción a través del fluido; en nuestro caso vamos a despreciar esta fricción, para poder considerar algunas predicciones acerca de la razón de flujo del fluido(gasto).

Razón de flujo del fluido(gasto); se define como el flujo de fluido que pasa a través de cierta sección transversal en una unidad de tiempo.

Para expresar esta razón en forma cuantitativa, consideramos el caso de un líquido que fluye a lo largo de una tubería como la que se ilustra en la figura anterior, con una velocidad media v. en un espacio de tiempo t, cada partícula en la corriente se mueve a través de una distancia vt. El volumen V que fluye a través de la sección transversal A está dado por:

V=Avt

Por lo tanto el gasto(Volumen por unidad de tiempo está dado por:

Gasto=Velocidad por sección transversal

Unidades de Gasto (R),

Estas unidades expresan el volumen entre una unidad de tiempo, se pueden dar como:Pies cúbicos/segundo, metros cúbicos por segundo, litros por segundo, galones por minuto.

Como vamos a suponer que la fricción es despreciable y que el fluido es incomprensible(densidad permanece constantemente constante a lo largo de todo el flujo) o el volumen permanece inalterado; entonces el gasto R permanece constante.

Un líquido fluye más rápidamente en una sección estrecha y más lentamente en una sección más amplia.

EJEMPLOEl agua fluye a través de una manguera de hule de 2 cm de diámetro a una velocidad de 4m/s. a) ¿Qué diámetro debe tener el chorro si el agua sale a 20m/s? b) Cuál es el gasto en metros cúbicos por minuto?

PLANEl gasto debe ser el mismo tanto en la manguera como a través del chorro, así que A₁v₁=A₂v₂. A partir de esto, determinamos la velocidad a través del chorro. Después de calcular el área de cualquier abertura, multiplicamos por la velocidad para hallar el gasto (R).

Solucióna) Como el área es proporcionar al cuadrado del diámetro, podemos escribir:

Sacando raíz cuadrada

Efectuando operaciones

Soluciónb) Para calcular el gasto primero debemos hallar el área de la manguera de 2cm de diámetro

Problema 1 para sustentar

Problema 2 para sustentar

Problema 3 para sustentar