OPERACIONES MECÁNICAS EN LA INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL IV unidad: Fundamentos de sólidos en movimiento Introducción. 4.1.1 Fuerzas que actúan sobre partículas en fluidos en movimiento. 4.1.2 Resistencia hidrodinámica de una partícula. 4.1.3 Coeficiente de arrastre o fricción. 4.2 Sedimentación de una partícula en un fluido.

Objetivos Estudiar la resistencia al movimiento de una esfera (ley de Stockes). Estudiar la naturaleza de la sustentación dinámica que existe en los sólidos que se mueven en un fluido.

Introducción Mecánica de la Interacción de un sólido y un fluido que se encuentran en movimiento relativo Sedimentación Clasificación Hidráulica Formación de suspensiones

Introducción a) Régimen Laminar, b) Régimen turbulento Un cuerpo sólido en el seno de un fluido Interacción Aparecen fuerzas Tienden a arrastrar el cuerpo sólido o a retardar su movimiento. La forma del objeto y el tipo de perfil del movimiento del fluido influye en el grado de resistencia o del arrastre. a) Régimen Laminar, b) Régimen turbulento

4.1.1 Fuerzas que actúan sobre partículas en fluidos en movimiento. La fuerza que un fluido ejerce sobre un cuerpo inmóvil al que contornea se denomina fuerza de arrastre. Es equivalente a la fuerza de resistencia que el fluido ofrece a un cuerpo en movimiento: FD= CD A ρ U2 2

4.1.1 Fuerzas que actúan sobre partículas en fluidos en movimiento. U: Es la velocidad de acercamiento del fluido a una distancia suficientemente grande o velocidad de movimiento del cuerpo. Coeficiente de arrastre El arrastre tiene una componente que se origina en las diferencias de presión y otra que resulta de las tensiones cortantes (arrastre viscoso).

Correlaciones obtenidas experimentalmente para el coeficiente de arrastre en función del criterio de Reynolds.

4.1.1 Fuerzas que actúan sobre partículas en fluidos en movimiento. Régimen laminar, Re ≥2, puede ser representada por la ecuación: CD=24/Re Régimen turbulento o zona de autosimulación se define como aquella en la cual CD ya no depende de Re, se localiza en la figura anterior, a partir de Re≥500. Se puede tomar CD=0,44

4.1.1 Fuerzas que actúan sobre partículas en fluidos en movimiento. Régimen de transición 2≤Re≤500 CD=18.5/Re0.6 La aparición de un régimen determinado depende del tamaño de los cuerpos y de la viscosidad del fluido.

4.2 Sedimentación de una partícula en un fluido. Fuerza de gravedad Fuerza de empuje Fuerza de fricción del fluido. Las dos primeras son constantes para una partícula y un fluido determinado, pero FD aumenta según la velocidad de caída. Esta velocidad es la velocidad límite de caída.

Links de interés http://www.uam.es/personal_pdi/ciencias/mrey/Material/Fluidos2.pdf