Chuletador de Fluidos

download Chuletador de Fluidos

of 7

description

Mecanica de Fluidos, Chuletador

Transcript of Chuletador de Fluidos

Leonardo da Vinci (1452-1519)En sus comienzos se interes por el flujo que corre a travs de los cuerpos, su forma y tipos. Lo nico que se encontr como prueba de dichos estudios fue sus bosquejos y algunos dibujos de las distintas trayectorias del movimiento del fluido como un slido respecto a un eje el cual llamamos movimiento de vortice hoy da.

Francis Bacon (1561-1626)Cientfico y filsofo con costumbres escolsticas, estudio a partir de los hechos observados y fue acreditado con la primera prueba experimental de la compresibilidad del agua, sin embargo fue muy poco lo que aporto.

Galileo Galilei (1564-1642)Fue conocido por saber ms de los movimientos de los cuerpos en la atmsfera que de los fluidos encontrados habitualmente, a travs de sus experimentos de cada de cuerpos y pndulos supo que el movimiento de cada uno era resistido por el aire que los rodeaba y esa resistencia incrementaba con la velocidad del cuerpo y la densidad pero no supo ver una buena similaridad entre un fluido alrededor de un cuerpo inmerso y un fluido a travs de un canal, pero ilustro una analoga entre un fluido alrededor de un cuerpo inmerso y el deslizamiento de un cuerpo en un plano inclinado.

Blaise Pascal (1623-1662)Pascal fue uno de los personajes ms inteligentes de este siglo, entre sus aportes ms importantes estn estudios de clculo infinitesimal, descubrimientos en la teora de los nmeros y el Pascaline un pequeo computador del cual construy 50 modelos. Su ms directa contribucin a la hidrulica fue su conclusin de la teora de la hidrosttica inducida por las noticias difundidas en Francia por Mersenne respecto a los experimentos italianos con el barmetro.

Robert Hooke (1635-1703)Cientfico ingls, que aunque ahora es ms conocido por sus anlisis del comportamiento elstico de los resortes, tuvo dos aportes importantes para el entendimiento de los fluidos. El primer aporte importante fueron unos experimentos que realiz con unos mecanismos que responderan al movimiento relativo de un fluido, su otro aporte importante a la ciencia de los fluidos, y an ms para la humanidad, fueron las primeras conclusiones de que exista una ley de gravitacin universal, pero debido probablemente a una deficiente educacin matemtica o a que no era tan brillante como Newton no pudo sacar ms que unas cuantas relaciones. De todas formas pas a la historia como el primer cientfico que propuso una ley relacionada con la gravitacin.

Isaac Newton (1642-1727)Cientfico ingls considerado por algunos como el cerebro ms brillante de todos los tiempos. La gran investigacin que Newton hizo acerca de la resistencia de los fluidos tena como objetivo refutar otra completamente distinta, pero arroj unos resultados importantes para la mecnica de los fluidos. Asumiendo que la resistencia entre un fluido se generaba por: la tenacidad del fluido, la elasticidad y la necesidad de lubricacin, enunci lo que se conoce como la primera insinuacin de que en un fluido viscoso el cortante es proporcional a la velocidad relativa de las zonas adyacentes.

Descripciones Lagrangiana Y Euleriana Del Movimiento De Un FluidoA la hora de describir el movimiento de un fluido existen dos puntos de vista. Una primera forma de hacerlo es seguir a cada partcula fluida en su movimiento, de manera que buscaremos unas funciones que nos den la posicin, as como las propiedades de la partcula fluida en cada instante. sta es la descripcin Lagrangiana. Una segunda forma es asignar a cada punto del espacio y en cada instante un valor para las propiedades o magnitudes fluidas sin importar la partcula fluida que en dicho instante ocupa ese punto. sta es la descripcin Euleriana, que no est ligada a las partculas fluidas sino a los puntos del espacio ocupados por el fluido. En esta descripcin el valor de una propiedad en un punto y en un instante determinado es el de la partcula fluida que ocupa dicho punto en ese instante.

La descripcin euleriana es la usada comnmente, puesto que en la mayora de casos y aplicaciones es ms til. Usaremos dicha descripcin para la obtencin de las ecuaciones generales de la mecnica de fluidos.

Ecuaciones Generales De La Mecnica De FluidosLas ecuaciones que rigen toda la mecnica de fluidos se obtienen por la aplicacin de los principios de conservacin de la mecnica y la termodinmica a un volumen fluido. Para generalizarlas usaremos el teorema del transporte de Reynolds y el teorema de la divergencia (o teorema de Gauss) para obtener las ecuaciones en una forma ms til para la formulacin euleriana.

Las tres ecuaciones fundamentales son: la ecuacin de continuidad, la ecuacin de la cantidad de movimiento, y la ecuacin de la conservacin de la energa. Estas ecuaciones pueden darse en su formulacin integral o en su forma diferencial, dependiendo del problema. A este conjunto de ecuaciones dadas en su forma diferencial tambin se le denomina ecuaciones de Navier-Stokes (las ecuaciones de Euler son un caso particular de la ecuaciones de(Claude-Louis Henri Navier y George Gabriel Stokes, Navier-Stokes para fluidos sin viscosidad).

PresinLa presin es una fuerza ejercida sobre una superficie o rea. Un fluido es un medio capaz de fluir, es decir, de cambiar de forma y adaptarse al recipiente que lo contiene. Esta definicin abarca los lquidos, los gases y los vapores, que son gases que se pueden condensar por la presin ejercida.La frmula de la presin es P=F/A, la cual es medida en el sistema internacional Pa (Pascal)= N/M2 (Newton/M2).

La presin ejercida por los fluidos puede ser de dos tipos:

Presin esttica, producida por los fluidos en reposo sobre las paredes del recipiente.Presin dinmica, producida sobre una superficie perpendicular a la direccin del movimiento de un fluido.

Unidades de presin. En el Sistema Internacional (SI) la unidad de presin es el pascal, se representa por Pa y se define como la presin correspondiente a una fuerza de un newton de intensidad actuando perpendicularmente sobre una superficie plana de un metro cuadrado. 1 Pa = 1 N/m2Otras unidades: Atmsfera (atm) se define como la presin que a 0 C ejercera el peso de una columna de mercurio de 76 cm de altura y 1 cm2de seccin sobre su base. 1 atm = 1,013x105 Pa. Bar es realmente un mltiplo del pascal y equivale a 105 N/m2

Tipos de presin:Presin Absoluta:Es la presin de un fluido medido con referencia al vaco perfecto o cero absoluto. La presin absoluta es cero nicamente cuando no existe choque entre las molculas lo que indica que la proporcin de molculas enestadogaseoso o lavelocidadmolecular es muy pequea. Ester termino se cre debido a que la presin atmosfrica varia con la altitud y muchas veces los diseos se hacen en otros pases a diferentes altitudes sobre el nivel del mar por lo que un trmino absoluto unifica criterios.

Presin AtmosfricaEl hecho de estar rodeados por una masa gaseosa (aire), y al tener este aire un peso actuando sobrela tierra, quiere decir que estamos sometidos a una presin (atmosfrica), la presin ejercida por laatmsfera de latierra, tal como se mide normalmente por medio del barmetro (presin baromtrica). Al nivel del mar o a las alturas prximas a este, el valor de la presin es cercano a 14.7 lb/plg2 (101,35Kpa), disminuyendo estosvalorescon la altitud.

Atmosfera: caractersticas Laatmsferaes la capa gaseosa que rodea la Tierra. Tiene un espesorde aproximadamente 100 km que, frente a los 6.400 km del radio de la Tierra o frente a las inimaginables distancias csmicas, da una idea de lo frgil que es la capa que sustenta la vida.Cuidmosla! Contiene gases en continua agitacin y movimiento que determinan el clima.El peso de los gases origina la presin (P= dgasesgh). Su elemento ms abundante es el nitrgeno (gas muy inerte) seguido del oxidanteoxgeno (21%) que nos permite respirar. El ozono nos protege de los rayos ultravioleta. Muchos meteoritos arden totalmente en ella. Tambin contiene partculas slidas en suspensin.Aparato para medir la presin atmosfricaLa presin atmosfrica se puede medir con unbarmetro de mercurio, que es, en esencia,el tubo de Torricelli con una escala. El aire atmosfrico presiona la superficie del mercurio de la cubeta y el mercurio, en estado lquido (fluido), transmite la presin en todos los puntos (Principio de Pascal).

Presin ManomtricaSon normalmente las presiones superiores a la atmosfrica, que se mide por medio de un elemento que se define la diferencia entre la presin que es desconocida y la presin atmosfrica que existe, si el valor absoluto de la presin es constante y la presin atmosfrica aumenta, la presin manomtrica disminuye; esta diferencia generalmente es pequea mientras que en las mediciones de presiones superiores, dicha diferencia es insignificante, es evidente que el valor absoluto de la presin puede abstenerse adicionando el valor real de la presin atmosfrica ala lecturadel manmetro. La presin puede obtenerse adicionando el valor real de la presin atmosfrica a lalecturadel manmetro.

Presin Absoluta = Presin Manomtrica + Presin Atmosfrica.

La presin relativaEs la determinada por un elemento que mide la diferencia entre la presin absoluta y la atmosfrica del lugar donde se efecta la medicin. Hay que sealar que al aumentar o disminuir la presin atmosfrica, disminuye o aumenta respectivamente la presin relativa.

La presin diferencialEs la diferencia entre dos presiones. El vaco es la diferencia de presiones entre la presin atmosfrica existente y la presin absoluta, es decir, es la presin medida por debajo de la atmosfrica. Viene expresado en mm columna de mercurio, mm columna de agua o pulgadas de columna de agua. Las variaciones de la presin atmosfrica influyen considerablemente en las lecturas del vaco.

Presin hidrosttica

Principio fundamental de la hidrosttica:La hidrosttica estudia los lquidos en reposo. Un lquido encerrado en un recipiente crea una presin en su seno y ejerce una fuerza sobre las paredes que lo contienen.La presin hidrostticaen un punto del interior de un lquido es directamente proporcional a la densidad del fluido,d, a la profundidad,h, y a la gravedad del lugar,g.Los fluidos (lquidos y gases) ejercen tambin una presin, P = dgh, sobre cualquier cuerpo sumergido en ellos. La presin ser tanto mayor cuanto ms denso sea el fluido y mayor la profundidad. Todos los puntossituados a la misma profundidadtienen la misma presin.

Principio de PascalLa presin aplicada a un punto de un fluido esttico e incompresible encerrado en un recipiente se transmite ntegramente a todos los puntos del fluido

Principio de ArqumedesTodo cuerpo sumergido en un fluido sufre una fuerza vertical y hacia arriba igual al peso del fluido que desaloja la parte sumergida del cuerpo

Lapresin hidrodinmica, es la presin termodinmica dependiente de la direccin considerada alrededor de un punto que depender adems del peso del fluido, el estado de movimiento del mismo.

Lapresin media, o promedio de las presiones segn diferentes direcciones en un fluido, cuando el fluido est en reposo esta presin media coincide con la presin hidrosttica.