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TRANSPORTE DE CANTIDADDE MOVIMIENTOIntroducción – Ley de Newton de la Viscosidad
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TRANSPORTE DE CANTIDAD DE MOVIMIENTO
Mecánica de Fluidos
Transportede Cantidad
de Movimiento
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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
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Teoríadel
continuo
Ignoraestructuramolecular
Propiedadesdefinidas en
todos los puntos
Sistema >> separación
de laspartículas
Hipótesis Básica de la Mecánica de Fluidos
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HIPÓTESIS BÁSICA DE LA MECÁNICA DE FLUIDOS
NivelMicroscópico
NivelMacroscópico
Teoría del Continuo
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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
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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.
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LEY DE NEWTON DE LA VISCOSIDAD
Sistema: fluido en reposo contenido entre dos placas paralelas de área A separadas una distancia Y.
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LEY DE NEWTON DE LA VISCOSIDAD
Se pone en movimiento la placa inferior a unavelocidad V constante, desarrollándose un perfilde velocidades.
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LEY DE NEWTON DE LA VISCOSIDAD
Para mantener la velocidad de la placa inferior, una fuerza F debede aplicarse sobre la misma.
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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.
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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
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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
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LEY DE NEWTON DE LA VISCOSIDAD
Para el sistema dado, la Ley de Newton de la Viscosidad resulta:
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SISTEMAS DE UNIDADES
Sistemas de Unidades
Unidades Fundamentales
(M, L, t, T)
Sistema Absoluto
(F, L, t, T, Q)
Sistema Gravitacional o
Técnico
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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
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DETERMINACIÓN DE LA VISCOSIDAD
Viscosidad
Experimentalmente
Correlacionesempíricas
Prediccionesteóricas
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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
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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
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TIPOS DE FLUJO
Movimiento de las moléculas
del fluido
Líneas rectasparalelas
FLUJO LAMINAR
Trayectorias con fluctuacionesturbulentas
FLUJO TURBULENTO
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TIPOS DE FLUJO
Propiedades y condiciones del
sistema
Constantes en el tiempo
FLUJO ESTACIONARIO
Variables con el tiempo
FLUJO NO ESTACIONARIO
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TIPOS DE FLUJO
FlujoDivergencia de la velocidad
div (v) ≠ 0FLUJO
COMPRESIBLE
div (v) = 0FLUJO
INCOMPRESIBLE
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TIPOS DE FLUJO
Flujo
Entre sólidos FLUJO INTERNO
Alrededor de sólidos
FLUJO EXTERNO
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TIPOS DE FLUJO
Velocidad
rot v = ƟFLUJO
IRROTACIONAL
rot v ≠ ƟFLUJO
ROTACIONAL