CLASIFICACION DE LOS FLUJOS DE FLUIDOS

ELIANA PATRICIA PATIÑO GALVAN

YASSER DE JESUS ARISMENDY IBARRA

INTEGRANTES:

GUSTAVO BALLESTEROS

DOCENTE:

UNIVERSIDAD DE LA GUAJIRA

FACULTAD DE INGENIERIAS

PROGRAMA DE INGENIERIA CIVIL

ASIGNATURA: MECANICA DE FLUIDOS

RIOHACHA – LA GUAJIRA

2014

CONTENIDO

INTRODUCCION

OBJETIVOS

DEFINICION DE FLUJO Y DE FLUIDO

CLASIFICACION DE LOS FLUJOS DE FLUIDOS

FLUJO TURBULENTO

FLUJO LAMINAR

FLUJO INCOMPRESIBLE

FLUJO COMPRESIBLE

FLUJO PERMANENTE

FLUJO NO PERMANENTE

FLUJO UNIFORME

FLUJO NO UNIFORME

FLUJO ROTACIONAL

FLUJO IRROTACIONAL

FLUJO IDEAL

CONCLUSION

BIBLIOGRAFIA

INTRODUCCION

Se define como flujo a un fluido en movimiento. El flujo de los fluidos es un

fenómeno común en la vida diaria. El estudio de su mecanismo es esencialmente

impulsado por entender la física involucrada, así como su control en diversas

aplicaciones de ingeniería. La astrofísica, la 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 el estudio del movimiento de los fluidos se involucran las leyes del movimiento

de la física, las propiedades del fluido, y características del medio ambiente o

conducto por el cual fluyen.

La clasificación de los flujos puede realizarse de diferentes maneras atendiendo al

cambio de velocidad y dirección que sufren las partículas debido al espacio

recorrido, al cambio de velocidad, dirección y posición de las partículas respecto al

tiempo, a las variaciones de las propiedades respecto al tiempo o a los procesos

termodinámicos que se pueden presentar en dichos movimientos.

OBJETIVOS

Identificar los términos de fluidos y flujos.

Determinar las diferencias entre fluidos y flujos.

Identificar cada uno de los flujos de fluidos que existen en la Mecánica de

fluidos.

DEFINICIONES

FLUIDO

Se denomina fluido a un tipo de medio continuo formado por alguna sustancia

entre cuyas moléculas sólo hay una fuerza de atracción débil. La propiedad

definitoria es que los fluidos pueden cambiar de forma sin que aparezcan en su

seno fuerzas restitutivas tendentes a recuperar la forma "original" (lo cual

constituye la principal diferencia con un sólido deformable, donde sí hay fuerzas

restitutivas).

Un fluido es un conjunto de partículas que se mantienen unidas entre sí por

fuerzas cohesivas débiles y las paredes de un recipiente; el término engloba a los

líquidos y los gases.

FLUJO DE FLUIDOS

Movimiento o circulación de un fluido sin alterar sus propiedades físicas o

químicas.

CLASIFICACION DE FLUJOS DE FLUIDOS

El movimiento de los fluidos puede clasificarse de muchas maneras, según

diferentes criterios y según sus diferentes características, este puede ser:

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.

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:

τ=μ( ∂v∂ y

)

Dónde:

μ : 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:

τ=(μ+n) ∂v∂ y

En donde se necesita recurrir a la experimentación para determinar este tipo de

escurrimiento.

FLUJO TURBULENTO

Factores que hacen que un flujo se torne turbulento:

La alta rugosidad superficial de la superficie de contacto con el flujo, sobre

todo cerca del borde de ataque y a altas velocidades, irrumpe en la zona

laminar de flujo y lo vuelve turbulento.

Alta turbulencia en el flujo de entrada. En particular para pruebas en túneles

de viento, hace que los resultados nunca sean iguales entre dos túneles

diferentes.

Gradientes de presión adversos como los que se generan en cuerpos

gruesos, penetran por atrás el flujo y a medida que se desplazan hacia

delante lo "arrancan".

Calentamiento de la superficie por el fluido, asociado y derivado del

concepto de entropía, si la superficie de contacto está muy caliente,

transmitirá esa energía al fluido y si esta transferencia es lo suficientemente

grande se pasará a flujo turbulento.

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:

τ=μ( ∂v∂ y

)

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.

FLUJO LAMINAR

FLUJO INCOMPRESIBLE

Es aquel en los cuales los cambios de densidad de un punto a otro son

despreciables, mientras se examinan puntos dentro del campo de flujo, es decir:

Lo anterior no exige que la densidad sea constante en todos los puntos. Si la

densidad es constante, obviamente el flujo es incompresible, pero sería una

condición más restrictiva.

La incompresibilidad es una aproximación y se dice que el flujo es incompresible si

la densidad permanece aproximadamente constante a lo largo de todo el flujo. Por

lo tanto, el volumen de todas las porciones del fluido permanece inalterado sobre

el curso de su movimiento cuando el flujo o el fluido son incompresibles. En

esencia, las densidades de los líquidos son constantes y así el flujo de ellos es

típicamente incompresible.

Por lo tanto, se suele decir que los líquidos son sustancias incompresibles.

Ejemplo: una presión de 210 atm hace que la densidad del agua líquida a 1 atm

cambie en sólo 1 por ciento.

FLUJO COMPRESIBLE

Es aquel en los cuales los cambios de densidad de un punto a otro no son

despreciables.

Todos los fluidos son compresibles, incluyendo los líquidos. Cuando estos

cambios de volumen son demasiado grandes se opta por considerar el flujo como

compresible (que muestran una variación significativa de la densidad como

resultado de fluir), esto sucede cuando la velocidad del flujo es cercana a la

velocidad del sonido. Estos cambios suelen suceder principalmente en los gases

ya que para alcanzar estas velocidades de flujo el líquido se precisa de presiones

del orden de 1000 atmósferas, en cambio un gas sólo precisa una relación de

presiones de 2:1 para alcanzar velocidades sónicas. La compresibilidad de un flujo

es básicamente una medida en el cambio de la densidad. Los gases son en

general muy compresibles, en cambio, la mayoría de los líquidos tienen una

compresibilidad muy baja. Por ejemplo, una presión de 500 kPa provoca un

cambio de densidad en el agua a temperatura ambiente de solamente 0.024%, en

cambio esta misma presión aplicada al aire provoca un cambio de densidad de

250%. Por esto normalmente al estudio de los flujos compresibles se le conoce

como dinámica de gases, siendo esta una nueva rama de la mecánica de fluidos,

la cual describe estos flujos.

FLUJO PERMANENTE

Este tipo de flujo también se les llama flujo estacionario y 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:

Dónde:

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.

FLUJO NO PERMANENTE

Llamado también flujo no estacionario y 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 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:

Dónde:

N: parámetro a analizar.

El flujo puede ser permanente o no, de acuerdo con el observador.

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:

∂v∂ s

=0

Donde el tiempo se mantiene constante y s es un desplazamiento en cualquier

dirección.

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. El flujo es no uniforme cuando

existen cambios de velocidad con respecto al tiempo.

FLUJO ROTACIONAL

Es aquel en el cual el campo rot v adquiere en algunos de sus puntos valores

distintos de cero, para cualquier instante. Cuando la velocidad angular neta del

elemento de fluido no es nula se dice que es un flujo rotacional.

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.

Se puede decir que un flujo es considerado irrotacional cuando ninguna de sus

partículas que lo componen sufre un giro. Sin embargo esta no es la manera

correcta de considerar a un flujo irrotacional, ya que en un flujo irrotacional

cualquier partícula tiene cierta velocidad angular, que además puede variar. Por lo

tanto la irrotacionalidad en un flujo se puede determinar de acuerdo a la velocidad

angular media de las partículas que componen al flujo. Para que un flujo sea

considerado irrotacional, la velocidad angular de los segmentos rectilíneos que

conforman al fluido, debe ser nula, y por consiguiente se puede considerar que

cada una de las partículas tiene una velocidad angular igual a cero.

En pocas palabras si un flujo es irrotacional, no significa que el flujo no esté

rotando; un flujo irrotacional puede estar en movimiento rectilíneo o rotatorio de

acuerdo con un marco de referencia, al igual que de las partículas que lo

componen. Entonces decimos que un flujo es irrotacional si la velocidad angular

promedio de todas las partículas que conforman el fluido es cero: o mejor dicho el

rotacional de la velocidad es cero.

FLUJO IDEAL

Se llama fluido ideal, a un fluido de viscosidad nula, incompresible y deformable

cuando es sometido a tensiones cortantes por muy pequeñas que éstas sean.

La hipótesis de un flujo ideal es de gran utilidad al analizar problemas que tengan

grandes gastos de fluido, como en el movimiento de un aeroplano o de un

submarino. Un fluido que no presente fricción resulta no viscoso y los procesos en

que se tenga en cuenta su escurrimiento son reversibles.

CONCLUSION

Con la realización de este trabajo hubo claridad en lo que concierne a los flujos de

fluidos, su definición y relación de estos con la velocidad, la presión y temperatura,

aspectos importantes que se deben tener en cuenta a la hora de estudiar la

mecánica de los fluidos.

Además logramos identificar cada uno de los tipos de flujos que existen, por medio

de sus características y análisis hechos a los fluidos para poder clasificarlos.

BIBLIOGRAFIA

http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/

conceptosbasicosmfluidos/clasificaciondelflujo/

clasificaciondelflujo.html

http://tesis.uson.mx/digital/tesis/docs/2496/Capitulo3.pdf

file:///D:/QUINTO%20SEMESTRE/Nueva%20carpeta/MECANICA

%20DE%20FLUIDOS/MecFl.pdf