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TRANSPORTE DE CANTIDADDE MOVIMIENTOIntroducción – Ley de Newton de la Viscosidad
TRANSPORTE DE CANTIDAD DE MOVIMIENTO
Mecánica de Fluidos
Transportede Cantidad
de Movimiento
PRINCIPIOS FUNDAMENTALES DE LA MECÁNICA DE FLUIDOS
Conservación de masaConservación de
cantidad de movimiento
Conservación de la energía (1° Principio de
la Termodinámica)
Ley de variación de la entropía (2° Principio de la Termodinámica)
MECÁNICA DE FLUIDOS
Teoríadel
continuo
Ignoraestructuramolecular
Propiedadesdefinidas en
todos los puntos
Sistema >> separación
de laspartículas
Hipótesis Básica de la Mecánica de Fluidos
HIPÓTESIS BÁSICA DE LA MECÁNICA DE FLUIDOS
NivelMicroscópico
NivelMacroscópico
Teoría del Continuo
TRANSPORTE DE CANTIDAD DE MOVIMIENTO
F l u i d o s
Líquidos
Ofrecen gran resistenciaal cambio de volumenpero no al de forma
Gases
Ofrecen poca resistenciaal cambio de volumen y
forma
TRANSPORTE DE CANTIDAD DE MOVIMIENTO
• Fluido: sustancia que se deforma al aplicarle un esfuerzo de corte.
• Esfuerzo de corte: fuerza tangencial por unidad de área.
LEY DE NEWTON DE LA VISCOSIDAD
Sistema: fluido en reposo contenido entre dos placas paralelas de área A separadas una distancia Y.
LEY DE NEWTON DE LA VISCOSIDAD
Se pone en movimiento la placa inferior a unavelocidad V constante, desarrollándose un perfilde velocidades.
LEY DE NEWTON DE LA VISCOSIDAD
Para mantener la velocidad de la placa inferior, una fuerza F debede aplicarse sobre la misma.
LEY DE NEWTON DE LA VISCOSIDAD
Isaac Newton encontró que para la mayoría de los fluidos hay unaproporcionalidad directa entre el esfuerzo de corte aplicado sobreel mismo y el gradiente negativo de velocidades desarrollado en sentido perpendicular a dicho esfuerzo.
LEY DE NEWTON DE LA VISCOSIDAD
Densidad de flujo de la componente x de cantidad de movimiento en la dirección de y.
Gradiente de la componente x de la velocidad del
fluido en la dirección del eje y.
Viscosidad del fluido
LEY DE NEWTON DE LA VISCOSIDAD
0
2
4
6
8
10
12
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Esf
uerz
o d
e c
ort
e
Gradiente negativo de velocidad
LEY DE NEWTON DE LA VISCOSIDAD
Para el sistema dado, la Ley de Newton de la Viscosidad resulta:
SISTEMAS DE UNIDADES
Sistemas de Unidades
Unidades Fundamentales
(M, L, t, T)
Sistema Absoluto
(F, L, t, T, Q)
Sistema Gravitacional o
Técnico
UNIDADES DE VISCOSIDAD(SISTEMAS ABSOLUTOS DE UNIDADES)
Sistema de Unidades
SI CGS INGLÉS
𝑙𝑏
𝑓𝑡 𝑠
𝑔
𝑐𝑚 𝑠2𝑙𝑏
𝑓𝑡 𝑠2
𝑘𝑔
𝑚 𝑠2𝑜 𝑃𝑎
Viscosidad
Cinemática
ViscosidadAbsoluta – Aparente
Esfuerzo de CorteDensidad de Flujo de CM𝜏
DETERMINACIÓN DE LA VISCOSIDAD
Viscosidad
Experimentalmente
Correlacionesempíricas
Prediccionesteóricas
VARIACIÓN DE LA VISCOSIDAD CON LA TEMPERATURA
Presión: 1 atm Agua Aire
Temperatura [°C] Viscosidad [cp] Viscosidad [cp]
0 1.787 0.01716
20 1.0019 0.01813
40 0.6530 0.01908
60 0.4665 0.01999
80 0.3548 0.02087
100 0.2821 0.02173
TIPOS DE FLUJO
Flujo
Sometido a límites sólidos
FLUJO EN CAPA LÍMITE
Existenesfuerzos de
corte
No sometido a límites sólidos
FLUJO POTENCIAL
No hay esfuerzos de
corte
TIPOS DE FLUJO
Movimiento de las moléculas
del fluido
Líneas rectasparalelas
FLUJO LAMINAR
Trayectorias con fluctuacionesturbulentas
FLUJO TURBULENTO
TIPOS DE FLUJO
Propiedades y condiciones del
sistema
Constantes en el tiempo
FLUJO ESTACIONARIO
Variables con el tiempo
FLUJO NO ESTACIONARIO
TIPOS DE FLUJO
FlujoDivergencia de la velocidad
div (v) ≠ 0FLUJO
COMPRESIBLE
div (v) = 0FLUJO
INCOMPRESIBLE
TIPOS DE FLUJO
Flujo
Entre sólidos FLUJO INTERNO
Alrededor de sólidos
FLUJO EXTERNO
TIPOS DE FLUJO
Velocidad
rot v = ƟFLUJO
IRROTACIONAL
rot v ≠ ƟFLUJO
ROTACIONAL