DINAMICA DE FLUIDOS.

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1 DINAMICA DE FLUIDOS

2 Aspectos generales. El flujo se caracteriza como uno de dos tipos principales de movimientos. Fluido es estable, o laminar, sigue una trayectoria uniforme de tal modo que las partículas nunca se cruzan unas con otras, llegan a un punto dado tienen la misma velocidad

3 Aspectos generales. El flujo turbulento posee cierta rapidez crítica, es flujo irregular, se caracteriza por pequeñas regiones con forma de remolino.

4 NUMERO DE REYNOLDS El número de Reynolds, es un grupo adimensional, viene dado por el cociente de las fuerzas de inercia por las fuerzas debidas a la viscosidad. 𝑁°𝑅𝑒= 𝑉∗𝑑 𝜐 𝐶𝑖𝑛𝑒𝑚á𝑡𝑖𝑐𝑎 V= Velocidad media, m/seg d = diamétro de tubería, m v = viscosidad cinemática del fluido, m2 /seg Flujo Laminar: Re < 2000 Flujo Turbulento: Re < 3.000; Flujo Inestable: < Re <3.000

5 En el modelo de flujo de fluido ideal, se hacen las siguientes cuatro suposiciones:
1. El fluido no es viscoso. Se desprecia la fricción interna. 2. El flujo es estable o laminar, todas las partículas que tienen la misma velocidad. 3. El fluido es incompresible. La densidad es constante. 4. El flujo es irrotacional. El fluido no tiene cantidad de movimiento angular en torno a punto alguno.

6 Una partícula en flujo laminar sigue una línea de corriente y, en cada punto a lo largo de su trayectoria, la velocidad de la partícula es tangente a la linea de corriente formando un tubo de flujo.

7 Flujo de fluido ideal a través de una tubería de tamaño no uniforme de un fluido incompresible y estable. Área transversal de tubería variable. El volumen de fluido que fluye a través del área A1 en un intervalo de tiempo ∆t debe ser igual al volumen que fluye a través del área A2 en el mismo intervalo de tiempo. Por lo tanto, A1v1 = A2v2 (Ecuación de continuidad) (1) Vxcvcxv

8 EJERCICIOS. Determinar la velocidad crítica para un flujo laminar (a) en fuel-oil medio que fluye a 15°C a través de una tubería de 15 cm de diámetro y (b) en agua a 15°C que circula por una tubería de 15 cm.( Visc cinemática aceite=4,47x10-6 m2/s, agua= 1,14x10-6 m2/s) Determinar el tipo de flujo que tiene lugar en una tubería de 30 cm cuando (a) fluye agua a 15°C a una velocidad de 1,00 m/seg y (b) fluye un fuel-oil pesado a 15°C y a la misma velocidad. .( Visc cinemática aceite=2,01x10-4 m2/s) Para un flujo en régimen laminar, ¿qué diámetro de tubería será necesario para transportar 350 L/min de un fuel-oil medio a 4,5 °C? (v = 7,00 x m2/seg). Un aceite lubricante medio, de densidad relativa 0,860, es bombeado a través de una tubería horizontal de 5,0 cm de diámetro y 300 m de longitud. El caudal bombeado es de 1,20 L/seg. Si la caída de presión es de 2,10 kg/cm2 , ¿cuál es la viscosidad absoluta del aceite?

9 Un jardinero usa una manguera de 2,50 cm de diámetro para llenar una cubeta de 30 L. El jardinero nota que tarda 1 min para llenar la cubeta. Luego acopla una boquilla con una abertura de 0,500 cm2 de área de sección transversal. La boquilla se sostiene de tal modo que el agua se proyecta horizontalmente desde un punto a 1 m sobre el suelo. ¿Sobre que distancia horizontal se puede proyectar el agua?. Por una tubería de 30 cm de diámetro circulan L/min, reduciéndose después el diámetro de la tubería a 15 cm. Calcular las velocidades medias en ambas tuberías. Si la velocidad en una tubería de diámetro 30 cm es de 0,50 m/seg, ¿cuál será la velocidad en el chorro de 7,5 cm de diámetro que sale por una boquilla unida al extremo de la tubería?. A través de una tubería de 15 cm de diámetro circula aire a una presión manométrica de 2,10 kg/cm 2 y una temperatura de 38° C. Si la presión barométrica es de 1,030 kg/cm 2 y la velocidad de 3,20 m/seg, ¿cuál es el caudal en peso que está fluyendo? (R = 29,3)

10 Por la sección A de una tubería de 7,5 cm de diámetro circula anhídrido carbónico a una veloci­dad de 4,50 m/seg. La presión en A es de 2,10 kg/cm 2 y la temperatura de 21° C. Aguas abajo en el punto B la presión es de 1,40 kg/cm 2 y la temperatura de 32° C. Para una lectura barométrica de 1,030 kg/cm 2 , calcular la velocidad en y comparar los caudales volumétricos en A y B. El valor de R para el anhídrido carbónico es de 19,30. ¿Qué diámetro máximo de tubería será necesario para transportar 0,230 kg/seg de aire a una velo­cidad máxima de 5,50 m/seg? La temperatura del aire es de 27° C y la presión absoluta de 2,40 kg/cm 2 .