Fundamentos del flujo de fluidos
El flujo de fluidos es complejo y no siempre puede ser estudiado
de forma exacta mediante el anlisis matemtico. Contrariamente a lo
que sucede con los slidos, las partculas de un fluido en movimiento
pueden tener diferentes velocidades y estar sujetas a distintas
aceleraciones. Tres principios fundamentales que se aplican al
flujo de fluidos son: (a) el principio de conservacin de la masa, a
partir del cual se establece la ecuacin de continuidad, (b) el
principio de la energa cintica, a partir del cual se deducen
ciertas ecuaciones aplicables al flujo, y (c) el principio de la
cantidad de movimiento, a partir del cual se deducen ecuaciones
para calcular las fuerzas dinmicas ejercidas por los fluidos en
movimientoFlujo de fluidosEl flujo de los fluidos puede ser
permanente o no permanente; uniforme o no uniforme; laminar o
turbulento; unidimensional, bidimensional o tridimensional, y
rotacional o irrotacional. Verdaderamente. el flujo unidimensional
de un fluido incompresible tiene lugar cuando el mdulo, direccin y
sentido de la velocidad en todos los puntos son idnticos.
Un flujo bidimensional tiene lugar cuando las partculas fluidas
se mueven en planos o en planos paralelos de forma que la
configuracin de las lneas de corriente es idntica en cada plano.
Para un fluido ideal en que no existen tensiones cortantes no
pueden transmitirse pares y no tienen lugar movimientos
rotacionales de las partculas fluidas alrededor de su propio centro
de gravedad. Tales flujos ideales, que admiten una representacin
muy intuitiva mediante la red de corriente, se llaman flujos
irrotacionales.
La ecuacin de continuidadLa ecuacin de continuidad es una
consecuencia del principio de conservacin de la masa. Para un flujo
permanente, la masa de fluido que atraviesa cualquier seccin de una
corriente de fluido, por unidad de tiempo, es constante. Esta puede
calcularse como sigue:
Para fluidos incompresibles y para todos los casos prcticos en
que ; la ecuacin se transforma en:
Donde A1 y V1 son, respectivamente, el rea de la seccin recta en
y la velocidad media de la corriente en m/seg en la seccin 1.
Donde las magnitudes An representan las reas normales a los
respectivos vectores velocidad.
