Hidrodinámica

Hidrodinámica

1. UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE-L FÍSICA II HIDRODIN ÁMICA Docente: Ing. Diego Proaño Molina.Msc. Integrantes: Erik Calvopiña Ruth Solís Ariel Valverde

2. HIDRODINÁMICA La hidrodinámica investiga fundamentalmente a los fluidos incompresibles, es decir, a los líquidos  pues su densidad prácticamente no varía cuando cambia la presión ejercida sobre ellos. Cuando un fluido se encuentra en movimiento una capa se resiste al movimiento de otra capa que se encuentra paralela y adyacente a ella; a esta resistencia se le llama viscosidad . Características de la hidrodinámica  Para el estudio de la hidrodinámica normalmente se consideran tres aproximaciones importantes: Que el fluido es un líquido incompresible, es decir, que su densidad no varía con el cambio de presión, a diferencia de lo que ocurre con los gases. Se considera despreciable la pérdida de energía por la viscosidad, ya que se supone que un líquido es óptimo para fluir y esta pérdida es mucho menor comparándola con la inercia de su movimiento. Se supone que el flujo de los líquidos es en régimen estable o estacionario, es decir, que la velocidad del líquido en un punto es independiente del tiempo.

3. TIPOS DE FLUIDOS Flujo laminar Se llama flujo laminar al tipo de movimiento de un fluido cuando éste es perfectamente ordenado, estratificado, suave, de manera que el fluido se mueve en láminas paralelas sin entremezclar. Las capas adyacentes del fluido se deslizan suavemente entre sí. El mecanismo de transporte es exclusivamente molecular. Se dice que este flujo es aerodinámico. Ocurre a velocidades relativamente bajas o viscosidades altas como veremos. Flujos ideales Se llama fluido ideal, a un fluido de viscosidad nula, incompresible y deformable cuando es sometido a tensiones cortantes por muy pequeñas que éstas sean . Flujo turbulento Flujo turbulento es aquel en el que las partículas de fluido tienen desplazamiento en sentidos diferentes al del movimiento principal del fluido. En el flujo turbulento, a diferencia del laminar, la diferencia de velocidad entre láminas de fluido es elevada y, a causa del rozamiento, al deslizarse una lámina con un cuerpo rompe la estructura laminar adquiriendo movimientos y formando remolinos aleatorios.

4. FLUJO IDEAL 1.-Fluido no viscoso. Se desprecia la fricción interna entre las distintas partes del fluido. 2.-Flujo estacionario. La velocidad del fluido en un punto es constante con el tiempo. 3.-Fluido incompresible. La densidad del fluido permanece constante con el tiempo. 4.-Flujo irrotacional . No presenta torbellinos; es decir, no hay momento angular del fluido respecto de cualquier punto. Bajo estas condiciones podemos hacer operaciones matemáticas que nos permitan calcular valores para la velocidad del flujo, el volumen del mismo y el área de la sección conductora (tubo o cañería).

5. Viscosidad de un líquido La viscosidad es la medida de la resistencia interna de un fluido a desplazarse  o moverse así como también a su deformación. Si un fluido en movimiento no tuviera viscosidad, podría pasar por un tubo horizontal sin que se le aplicara fuerza alguna. Pero debido a la viscosidad se requiere de la aplicación de una fuerza y por lo tanto de una diferencia de presiones en los extremos del tubo para que el fluido se mueva, es decir, para que haya flujo

6. TIPOS DE VSICOSIDAD Viscosidad dinámica: tiene como relación entre el esfuerzo cortante y el gradiente de velocidad tiene como característica la resistencia interna que se forma entre las moléculas de un fluido con tal de mantenerse unidas  y no separarse afectando su flujo. Viscosidad cinemática: es el cociente entre la viscosidad dinámica por la densidad del fluido a fin de obtener las fuerzas que generan el movimiento.

7. Ecuación de Bernoulli Dentro de un flujo horizontal de fluido, los puntos de mayor velocidad del fluido tendrán menor presión que los de menor velocidad.. Es decir que dentro de una tubería el agua fluirá más rápido donde exista menor presión a comparación de la regiones donde fluye más lento. APLICACIÓN : TUBO DE VENTURI El caudal (o gasto) se define como el producto de la sección por la que fluye el fluido y la velocidad .Gracias a la ecuación de continuidad del caudal y la ecuación de Bernoulli. Si se tiene un tubo horizontal las alturas serán iguales  donde la presión en 1 será mayor que la presión en 2.

8. Aplicaciones del tubo de Venturi Hidráulica: Se usa para la fabricación de maquina que proporcionan aditivos en una conducción hidráulica.  Motor: El carburador aspira el carburante, mezclándolo con el aire , al pasar por un estrangulamiento. Neumática: en ventosas y eyectores. Odontología :El sistema de aspiración de saliva en equipos dentales. Neumologia:Se utiliza en mascarillas para la administración de concentraciones de oxígeno. Acuarofilia:en tomas de bombas de agua o filtros , inyección de aire o dióxido de carbono. Hogar: Equipos ozonificadores.

9. ECUACIÓN DE TORRICELLI El teorema de Torricelli o principio de Torricelli afirma que la velocidad del líquido que sale por el orificio en la pared de un tanque o recipiente, es idéntica a la que adquiere un objeto que se deja caer libremente desde una altura igual a la de la Superficie libre del líquido hasta el orificio. Velocidad de salida de un líquido Líquido que sale por el orificio

10. Frasco de Mariotte   El Frasco de Mariotte es un dispositivo destinado a conseguir una velocidad de efusión constante simultáneamente para un líquido y un gas. Consta de un frasco o botella de vidrio con un orificio lateral cerca de la base en el que eventualmente puede insertarse un tubo recto horizontal, y un tubo, también de vidrio, que por medio de un tapón ajusta perfectamente a su garganta, quedando en posición vertical.

11. Vaciado de tanque Se usa la ecuación de continuidad y de Bernoulli para obtener un resultado de Toricelli donde S1 >S2. El volumen de fluido que sale del depósito en la unidad de tiempo es  S 2 v 2  y en el tiempo  dt  será  S 2 v 2 dt  . Como consecuencia disminuirá la altura  h  del depósito Si la altura inicial del depósito en el instante  t =0 es  H . Integrando esta ecuación diferencial, obtenemos la expresión de la altura  h  en función del tiempo.

12. APLICACIONES EN PETROQU ÍMICA Bombas centrífugas:  Todas las bombas centrífugas extraen líquido en el impulsor por succión, causando un vacío. Bombas de desplazamiento positivo:  el movimiento de fluidos de alta viscosidad y pueden entregar altas presiones de bombeo. Las bombas de desplazamiento positivo también pueden mover fluidos de baja presión de vapor, que fluyen a velocidades más bajas y crean más resistencia. Bombas de diafragma:  Estas bombas también son un tipo de bomba de desplazamiento positivo y mueven líquidos o mezclas de líquidos y gases a través de un diafragma alternativo. Bombas de turbina:   Las bombas de turbina combinan la versatilidad de una bomba centrífuga con las altas presiones de descarga de las bombas de desplazamiento positivo. Sin embargo, no son adecuados para el transporte de líquidos con contenido sólido.

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