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Una introducción al concepto de flujo laminar y turbulento en mecánica de fluidos. Se explican las propiedades fundamentales de los fluidos, como la densidad, la velocidad, el diámetro y la viscosidad, y se analizan las características de cada tipo de flujo. Además, se introduce el número de reynolds como herramienta para predecir el tipo de flujo y se exploran los factores externos que pueden afectar el flujo de un fluido. El documento incluye ejemplos y aplicaciones prácticas de los conceptos tratados, así como ejercicios para la comprensión del tema.
Tipo: Diapositivas
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MECANICA DE FLUIDOS UTEPSA E S T U D I A N T E : D I E G O P A D I L L A M O N T A Ñ O C A R R E R A : I N G. E L E C T R I C A M A T E R I A : M E C A N I C A D E F L U I D O S D O C E N T E : I N G. D E Y N A R O D A I R P E R E Z
Es la masa del fluido por unidad de volumen (kg/m3). Influye en la inercia del flujo, es decir, en qué tan resistente es el fluido a los cambios en su movimiento
Es la rapidez con la que el fluido se mueve en una dirección dada. Un aumento en la velocidad incrementa las fuerzas inerciales, lo que favorece la transición a un flujo turbulento. DIAMETRO Es la medida característica de la sección transversal del conducto por donde fluye el fluido (m). En tuberías circulares es simplemente el diámetro interno VISCOSIDAD Es la resistencia interna del fluido al movimiento. A mayor viscosidad, el flujo tiende a ser más laminar, ya que las fuerzas viscosas dominan sobre las inerciales.
Se llama flujo laminar o corriente laminar al movimiento de un fluido cuando este es ordenado, estratificado o suave. En un flujo laminar, el fluido se mueve en láminas paralelas sin entremezclarse y cada partícula de fluido sigue una trayectoria suave, llamada línea de corriente. EJEMPLOS Y APLICACIONES Flujo sanguíneo en dispositivos médicos 💉 En marcapasos, catéteres y máquinas de hemodiálisis, el flujo de la sangre debe ser laminar para evitar daños a las células sanguíneas y garantizar un transporte eficiente de oxígeno y nutrientes. Lubricación en maquinaria industrial ⚙ En cojinetes y motores, el aceite lubricante fluye en régimen laminar para reducir el desgaste y la fricción entre piezas en movimiento. Diseño aerodinámico de autos y aviones ✈🚗 Se busca que el aire fluya laminarmente sobre la carrocería o el fuselaje para reducir la resistencia y mejorar la eficiencia de combustible.
FORMULA
Flujo laminar: Ocurre cuando Re<2000. En este caso, el fluido fluye en capas paralelas ordenadas, sin mezclarse entre sí. La fricción es baja y las partículas del fluido se mueven a velocidades suaves. Zona de transición: Ocurre cuando 2000<Re<40002000. En esta zona, el flujo puede alternar entre laminar y turbulento dependiendo de pequeñas perturbaciones, condiciones del fluido del sistema. Flujo turbulento: Ocurre cuando Re>4000. En este flujo, las partículas del fluido se mueven de manera caótica y desordenada.
EJERCICIOS # un fluido de agua con una densidad de 1000 kg/m³ y una viscosidad de 0.001 Kg/m·s fluye a través de un tubo de 0.05 m de diámetro con una velocidad de 2 m/s. Determina si el flujo es laminar o turbulento. Datos: Densidad = 1000 kg/m³ Viscosidad= 0.001Kg/m·s Velocidad = 2 m/s Diámetro del tubo = 0.05 m
EJERCICIOS # El aceite fluye a través de una tubería de 0.2 m de diámetro con una velocidad de 0.1 m/s. La viscosidad del aceite es de 0.05 Kg/m·s y su densidad es de 800 kg/m³. Determina el número de Reynolds y clasifica el flujo. Datos: Densidad = 800 kg/m³ Viscosidad= 0.05Kg/m·s Velocidad = 0.1 m/s Diámetro del tubo = 0.2 m
