El documento define el flujo compresible y la entalpía de estancamiento. Explica que la entalpía de estancamiento representa la energía total de un fluido cuando es llevado al reposo adiabáticamente y permanece constante durante un proceso de flujo estacionario. También describe cómo la velocidad del sonido y el número de Mach afectan la variación de la presión con el área de flujo para flujos subsónicos y supersónicos.

1. FLUJO COMPRESIBLE
Sit Dolor Amet

2. DEFINICIÓN DE FLUJO
COMPRESIBLE
• Flujos que involucran cambios significativos en su densidad.
• Se encuentran a menudo en dispositivos que utilizan flujos de gases a
velocidades muy grandes.
• Combina la dinámica de fluidos y la termodinámica en el sentido de que
ambos son necesarios para el desarrollo de los antecedentes teóricos
que se requieren.

3. PROPIEDADES DE
ESTANCAMIENTO
Cuando se analizan volúmenes de control, se ha determinado que resulta muy conveniente
combinar la energía interna y la energía de flujo de un fluido en un solo término, la entalpía, que
se define por unidad de masa como:
h= u + Pv
Siempre que las energías cinética y potencial del fluido sean insignificantes, como sucede a
menudo, la entalpía representa la energía total de un fluido.

5. La relación de balance de energía
En la ausencia de cualquier interacción
de calor y trabajo y de cualquier cambio
en energía potencial, la entalpía de
estancamiento de un fluido permanece
constante durante un proceso de flujo
estacionario.
“La entalpía de estancamiento
representa la entalpía de un fluido
cuando es llevado al reposo
adiabáticamente.”

6. Durante un proceso de estancamiento, la energía cinética de un fluido se convierte en
entalpía (energía interna, energía del flujo), lo que resulta en un aumento en la
temperatura y presión del fluido.
A las propiedades de un fluido en el estado de estancamiento se les llama
propiedades de estancamiento (temperatura de estancamiento, presión de
estancamiento, densidad de estancamiento, etc.). El estado de estancamiento y las
propiedades de estancamiento se indican con un subíndice 0.

7. Al estado de estancamiento se le
conoce con el nombre de estado
de estancamiento isentrópico
cuando el proceso de
estancamiento es reversible, así
como adiabático (es decir,
isentrópico).

10. Un avión está volando a una velocidad de crucero de 200 FT/s a una altitud de 1000 FT,
donde la presión atmosférica es de 14.7 PSI y la temperatura ambiente del aire es de 80
F. Primero, el aire en el ambiente se desacelera en un difusor antes de ingresar al
compresor. Suponiendo que tanto el difusor como el compresor son isentrópicos,
determine:
a) la presión de estancamiento a la entrada del compresor
b) el trabajo requerido del compresor por unidad de masa si la relación de presiones de
estancamiento es de 8.

11. Un parámetro importante en el estudio de flujos
compresibles es la velocidad del sonido (o
velocidad sónica)
Es la velocidad a la que una onda con una
presión infinitamente pequeña viaja a través de
un medio.
VELOCIDAD DEL
SONIDO Y
NÚMERO DE
MACH

12. • Un émbolo colocado en la tubería se mueve
ahora hacia la derecha a una velocidad
diferencial y constante dV, generando una
onda sónica.
• El frente de onda se mueve hacia la
derecha a través del fluido a la velocidad
del sonido c
• Separa el fluido en movimiento adyacente al
émbolo del fluido inmóvil en reposo.
• ¿´Qué sucede con el fluido?
RELACIÓN PARA LA
VELOCIDAD DEL
SONIDO EN UN MEDIO

13. Considere un volumen de
control que encierra el frente
de onda y se mueve con él

15. VARIACIÓN DE LAVELOCIDAD
DELFLUIDO
CON ELÁREADE FLUJO

18. • Flujos subsónicos (Ma < 1), el término 1-Ma2 es positivo, dA y dP deberán tener el
mismo signo.
• Esto es:
 La presión del fluido debe incrementarse a medida que el área de flujo del ducto se incremente,
y debe disminuir conforme el área del flujo del ducto disminuya.
 Velocidades subsónicas, la presión disminuye en los ductos convergentes (tobera subsónicas)
y aumenta en los ductos divergentes (difusores subsónicos).
• Flujos supersónicos (Ma > 1), el término 1-Ma2 es negativo, dA y dP deberán tener
signos opuestos.
• Esto es:
 La presión del fluido debe aumentar a medida que el área del flujo del ducto disminuya, y deberá
disminuir conforme el área del flujo del ducto aumente.
 Velocidades supersónicas, la presión disminuye en los ductos divergentes (toberas supersónicas) y
aumenta en los ductos convergentes (difusores supersónicos).

21. Para acelerar el fluido, se debe usar una tobera
convergente a velocidades subsónicas y una tobera
divergente a velocidades supersónicas.
Las velocidades que más se utilizan en las aplicaciones
más comunes se encuentran muy por debajo de la
velocidad sónica y es normal que se visualice una
tobera aceleradora como un ducto convergente.
La velocidad más alta que se puede alcanzar con una
tobera convergente es la velocidad sónica, la cual se
presenta a la salida de la tobera.
Si se extiende la tobera convergente disminuyendo el
área del flujo con la esperanza de acelerar el fluido a
velocidades supersónicas