DINAMICA DE LOS FLUIDOS.pptx

Fluidos

1. Dinámica de los fluidos Alejandra Elizabeth Hernández Santos R1 Anestesiología Asesora: Dra. Nilo Galarza

2. Parte de la mecánica que estudia el movimiento o flujo de los fluidos Hidrodinámica/ Aerodinámica Augusti Belèndez ,*Acústica, Fluidos y Termodinàmica *. E.U. politécnica de Alicante, Universidad de Alicante (1992) Acción de los fluidos en reposo o en movimiento Aerodinámica, se ocupa del comportamiento de los gases cuando los cambios de velocidad y Presión son lo suficientemente grandes para que sea necesario incluir los efectos de la compresibilidad

3. Régimen estacionario, cuando su velocidad en cada punto es siempre la misma, aunque varie de unos punto a otros Campo de velocidades Línea de corriente o línea de flujo: trayectoria descrita por una partícula determinada del fluido en movimiento Flujo: o caudal se utilizan indistintamente para definir el volumen de un determinado fluido que pasa por un sitio en un tiempo dado Flujo = Volumen/ Tiempo Augusti Belèndez ,*Acústica, Fluidos y Termodinàmica *. E.U. politécnica de Alicante, Universidad de Alicante (1992)

4. Tubo de corriente: es el espacio limitado por las líneas de corriente que pasan por un conjunto de una superficie, situada en el seno del líquido Augusti Belèndez ,*Acústica, Fluidos y Termodinàmica *. E.U. politécnica de Alicante, Universidad de Alicante (1992)

5. Fluido ideal: se mueve un régimen estacionario, las líneas de corriente no se entrecruzan y todos los puntos de una pequeña sección perpendicular a un tubo de corriente se mueven con la misma velocidad Bernoulli o régimen sin rozamiento Augusti Belèndez ,*Acústica, Fluidos y Termodinàmica *. E.U. politécnica de Alicante, Universidad de Alicante (1992)

6. El régimen estacionario es de Poiseulle o laminar cuando las capas de fluido se deslizan unas sobre otras Si el rozamiento interno es elevado, las líneas de corriente se entrecruzan, formandose torbellinos o remolinos en el seno del fluido Turbulento o de Venturi Augusti Belèndez ,*Acústica, Fluidos y Termodinàmica *. E.U. politécnica de Alicante, Universidad de Alicante (1992)

7. Ecuación de continuidad Línea cerrada en el seno del fluido que delimita una superficie S que se toma como referencia. Gasto del fluido Q: Volumen de fluido que atraviesa la superficie S en la unidad de tiempo Augusti Belèndez ,*Acústica, Fluidos y Termodinàmica *. E.U. politécnica de Alicante, Universidad de Alicante (1992) El Gasto del fluido es Q = Sv , Q, permanece constante a lo largo de un tubo corriente

8. Daniel Bernoulli (1700-1782) investigó filosofía, medicina y lógica. Dentro de su trabajo incluyó campos tan diversos como la matemática, la fisiología, la astronomía y la oceanografía, su obra Hydrodinamica (1738) En ella desarrolla el principio que lleva su nombre GRANADOS.T.S./VILLAREJO.D.M.VELAZQUEZ.B.S.PAC-ANESTESIA-1.PROGRAMA DE ACTUALIZACIÓN CONTINUA PARA EL ANESTESIOLOGO.A2.1-19

9. Principio de bernoulli La presión de un fluido que pasa por un tubo de diámetro variable es menor en el punto de mayor constricción y la velocidad es mayor en este punto: a nivel del diámetro máximo la presión es máxima la velocidad es miníma 2 flujos: Laminar/lento Turbulento/ rápido GRANADOS.T.S./VILLAREJO.D.M.VELAZQUEZ.B.S.PAC-ANESTESIA-1.PROGRAMA DE ACTUALIZACIÓN CONTINUA PARA EL ANESTESIOLOGO.A2.1-19

10. Teorema de bernoulli Augusti Belèndez ,*Acústica, Fluidos y Termodinàmica *. E.U. politécnica de Alicante, Universidad de Alicante (1992)

11. Principio de conservación de la energía a los dos puntos 1 y 2 del fluido, la variación de la energía (cinética y potencial) es igual al trabajo de las fuerzas exteriores 1- las fuerzas (presión x superficie) que actúan sobre las secciones 1 y 2: El signo menos indica que la fuerza y el desplazamiento tienen sentidos contrarios, trabajo toral realizado : dW : Augusti Belèndez ,*Acústica, Fluidos y Termodinàmica *. E.U. politécnica de Alicante, Universidad de Alicante (1992)

12. 2) la variación de energía potencial, dEp , del fluido contenido en el volumen S1 dl1= S2 dl2, cuyo valor es la diferencia de la energía potencial en el estado final (peso xZ2) menos la incial (peso x z1), es: Donde p es la densidad y g la aceleración de la gravedad Augusti Belèndez ,*Acústica, Fluidos y Termodinàmica *. E.U. politécnica de Alicante, Universidad de Alicante (1992)

13. 3) la variación de la energía cinética, dEc , al para tal masa de fluido de la velocidad inicial v1 a la final v2, será: Siendo el trabajo de las fuerzas exteriores igual a la variación de la energía: Augusti Belèndez ,*Acústica, Fluidos y Termodinàmica *. E.U. politécnica de Alicante, Universidad de Alicante (1992)

14. Se deberá verificar la relación: Agrupando términos correspondientes a los puntos inicial (1) y final (2), y considerando que el volumen desplazado, dV , es: Obtenemos: Augusti Belèndez ,*Acústica, Fluidos y Termodinàmica *. E.U. politécnica de Alicante, Universidad de Alicante (1992)

15. Teorema de Bernoulli: suma de la presión estática. P, la presión debida ala velocidad, pv2/2 y la presión debida a la altura, pgz , permanece constante a lo largo de una línea de corriente Presión hidrodinámica: la suma de las dos primeras presiones (la estática y la debida a la velocidad) Augusti Belèndez ,*Acústica, Fluidos y Termodinàmica *. E.U. politécnica de Alicante, Universidad de Alicante (1992)

16. Aplicación en anestesiología La disminución de la presión que resulta a medida que un gas fluye a través de un tubo se llama resistencia Resistencia se ve en el estrechamiento progresivo de las vías respiratorias, a medida que la luz de bronquios y bronquiolos disminuye, el esfuerzo respiratorio aumenta a fin de mantener un volumen- minuto constante GRANADOS.T.S./VILLAREJO.D.M.VELAZQUEZ.B.S.PAC-ANESTESIA-1.PROGRAMA DE ACTUALIZACIÓN CONTINUA PARA EL ANESTESIOLOGO.A2.1-19

17. Teorema de torricelli Consideremos una vasija con un orificio de sección muy pequeña en comparación con la superficie libre del líquido que contiene. Al salir líquido por el orificio podremos considerar con suficiente aproximación que la superficie libre está en reposo y su velocidad es, por lo tanto, nula Augusti Belèndez ,*Acústica, Fluidos y Termodinàmica *. E.U. politécnica de Alicante, Universidad de Alicante (1992)

18. Aplicando el Teorema de Bernoulli a los puntos 1 y 2 obtenemos: P1 y p2 son las presiones atmosféricas en los puntos 1 y 2, y por tanto iguales; v1 es la velocidad de la Superficie libre que es nula y h =z1- z2. por lo tanto: Augusti Belèndez ,*Acústica, Fluidos y Termodinàmica *. E.U. politécnica de Alicante, Universidad de Alicante (1992)

19. “ La velocidad de salida de un líquido en vasija abierta, por un orificio practicado en pared delgada, es la que tendría un cuerpo cualquiera cayendo libremente en el vacío desde el nivel del líquido hasta el centro de gravedad del orificio” (Teorema de Torricelli) Augusti Belèndez ,*Acústica, Fluidos y Termodinàmica *. E.U. politécnica de Alicante, Universidad de Alicante (1992)

20. Cálculo del tiempo de vaciado de un depósito Augusti Belèndez ,*Acústica, Fluidos y Termodinàmica *. E.U. politécnica de Alicante, Universidad de Alicante (1992)

21. Si la sección del orificio es S2 y la de la superficie libre del depósito S1, al descender el nivel en una cantidad dz en un intervalo de tiempo dt ., el gasto Q que sale por el orificio será: Donde el signo de menos indica que z decrece. Además hemos escrito v1= dz / dt Augusti Belèndez ,*Acústica, Fluidos y Termodinàmica *. E.U. politécnica de Alicante, Universidad de Alicante (1992)

22. Principio del tubo de venturi La velocidad de un fluido en un tubo de diámetro variable, es inversamente proporcional al área de sección GRANADOS.T.S./VILLAREJO.D.M.VELAZQUEZ.B.S.PAC-ANESTESIA-1.PROGRAMA DE ACTUALIZACIÓN CONTINUA PARA EL ANESTESIOLOGO.A2.1-19

23. Medidor de venturi Dispositivo empleado para medir gastos o caudales y velocidades de fluidos en tuberías Augusti Belèndez ,*Acústica, Fluidos y Termodinàmica *. E.U. politécnica de Alicante, Universidad de Alicante (1992)

24. Aplicando el Teorema e Bernoulli a los puntos 1 y 2, el primero en la parte ancha de sección S1, velocidad v1 y presión p1, y el segundo en el estrechamiento, con sección S2, velocidad v2 y presión p2, teniendo en cuenta que z1 =z2: De la ecuación de continuidad: Y por tanto: Augusti Belèndez ,*Acústica, Fluidos y Termodinàmica *. E.U. politécnica de Alicante, Universidad de Alicante (1992)

25. De donde el gasto es: Augusti Belèndez ,*Acústica, Fluidos y Termodinàmica *. E.U. politécnica de Alicante, Universidad de Alicante (1992)

26. Viscosidad: Los flujos pierden parte de su energía cinética por: 1) parte de la energía que se emplea para vencer la fricción contra paredes del tubo que contiene fluido 2) otra parte se gasta en vencer el roce de las moléculas entre si Augusti Belèndez ,*Acústica, Fluidos y Termodinàmica *. E.U. politécnica de Alicante, Universidad de Alicante (1992)

27. Viscosidad Los fluidos ideales se caracterizan por no existir fuerzas de rozamiento en el fluido, en cambio, en los fluidos reales existen fuerzas de rozamiento que implican un comportamiento diferente. El Teorema de Bernoulli asegura que si un fluido ideal se mueve a través de una tubería horizontal de sección constante, su velocidad será constante y además la presión será la misma Augusti Belèndez ,*Acústica, Fluidos y Termodinàmica *. E.U. politécnica de Alicante, Universidad de Alicante (1992)

28. Si se hace la misma experiencia pero con un fluido real, se encuentra que en los distintos tubos verticales la altura del fluido va decreciendo conforme el fluido se desplaza Augusti Belèndez ,*Acústica, Fluidos y Termodinàmica *. E.U. politécnica de Alicante, Universidad de Alicante (1992)

29. El rozamiento en los fluidos se manifiesta en : viscosidad Se origina por las fuerzas de rozamiento interno entre las partículas del fluido y entre éstas y las paredes de los conductos o tuberías Augusti Belèndez ,*Acústica, Fluidos y Termodinàmica *. E.U. politécnica de Alicante, Universidad de Alicante (1992)

30. La fuerza tangencial que se ejerce sobre esta capa viene dada por: Siendo n el coeficiente de viscosidad y dv / dz el gradiente de velocidad La unidad de viscosidad en el sistema CGS es el poise (P): En el Sistema Internacional la unidad es: La viscosidad del agua es de 20ºC, 1 centipoise (1cp) Augusti Belèndez ,*Acústica, Fluidos y Termodinàmica *. E.U. politécnica de Alicante, Universidad de Alicante (1992)

31. Ley de poiseulle . pérdida de carga En un fluido ideal que circula en régimen estacionario por el interior de un conducto la velocidad es la misma para todas las partículas de la misma sección transversal Augusti Belèndez ,*Acústica, Fluidos y Termodinàmica *. E.U. politécnica de Alicante, Universidad de Alicante (1992)

32. En un fluido viscoso que circula por el interior de un conducto la velocidad en los puntos de cada sección transversal es diferente El fluido sigue un régimen laminar La velocidad es máxima en el centro del tubo y disminuye hasta anularse en las paredes Augusti Belèndez ,*Acústica, Fluidos y Termodinàmica *. E.U. politécnica de Alicante, Universidad de Alicante (1992)

33. Regímenes laminar y turbulento. Número de Reynolds Cuando la velocidad de un fluido en régimen laminar que circula por una tubería excede de un cierto valor crítico, vc . La naturaleza del flujo deja de ser laminar En la capa limite el flujo es todavía laminar En el interior del fluido se producen, corrientes locales circulares: vórtices o torbellinos (régimen turbulento) Augusti Belèndez ,*Acústica, Fluidos y Termodinàmica *. E.U. politécnica de Alicante, Universidad de Alicante (1992)

34. 4 factores que determinan si el flujo es laminar o turbulento: (número de Reynols NR) Si el número de Reynols es <2000, el flujo es laminar >3000 es turbulento Augusti Belèndez ,*Acústica, Fluidos y Termodinàmica *. E.U. politécnica de Alicante, Universidad de Alicante (1992)

35. Rotámero Instrumento para determinar el caudal de fluidos, es decir, líquidos o gases en tuberías, la altura que alcanza el cuerpo en suspensión del rotámero depende del caudal. Si aumenta el caudal, aumenta la resistencia del flujo GRANADOS.T.S./VILLAREJO.D.M.VELAZQUEZ.B.S.PAC-ANESTESIA-1.PROGRAMA DE ACTUALIZACIÓN CONTINUA PARA EL ANESTESIOLOGO.A2.1-19