fluidos proyecto espol

1. ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL
LITORAL
FACULTAD DE INGENIERIA EN CIENCIAS DE
LA TIERRA
"VISUALIZACIÓN DE FLUJO"
INTEGRANTES
Campodónico Alfredo
González Carol
Pino Jhonny
Yépez Jennyffer
PROFESOR
ING.MIJAIL ARIAS
GRUPO NUMERO 10
PARALELO 1
FECHA DE REALIZACIÓN 04/08/2014
FECHA DE ENTREGA 14/08/2014

2. Contenido
1. Resumen.................................................................................................................... 3
2.Objetivo.......................................................................................................................4
3.Introducción................................................................................................................5
4.Fundamentos teóricos.................................................................................................6
5. Materialesyequiposutilizados.....................................................................................9
6. Procedimiento experimental.....................................................................................9
7. Análisis de resultados ............................................................................................. 10
8. Conclusiones y recomendaciones ...........................................................................14
9. Referencias y bibliografía ..................................................................................... …15

3. INTRODUCCIÓN
Visualización de flujo en la mecánica de fluidos se utiliza para hacer los patrones de flujo
visible, con el fin de obtener una información cualitativa o cuantitativa sobre ellos.
Visualización de flujo es el arte de hacer los patrones de flujo visible. La mayoría de los
líquidos son transparentes, por lo que los patrones de flujo son invisibles para nosotros sin
algunos métodos especiales para hacerlos visibles, Históricamente, estos métodos incluyen
métodos experimentales,
Métodos de visualización
En mecánica de fluidos experimentales, los flujos son visualizados por tres métodos:
Visualización del flujo superficial: Esta revela el flujo agiliza en el límite de medida que se
aproxima una superficie sólida. Aceite de color aplicado a la superficie de un modelo de túnel
de viento proporciona un ejemplo.
Métodos de rastreo de partículas: las partículas, como el humo, se pueden añadir a un flujo de
rastrear el movimiento del fluido. Podemos iluminar las partículas con una lámina de luz láser
con el fin de visualizar una rebanada de un patrón de flujo de fluido complicado. Suponiendo
que las partículas siguen fielmente las líneas de corriente del flujo, no podemos sólo visualizar
el flujo, sino también medir su velocidad mediante la imagen de velocimetría de partículas o
partículas métodos de seguimiento de velocimetría.
Los métodos ópticos: Algunos flujos revelan sus patrones a través de los cambios en el índice de
refracción óptica. Estos son visualizados por métodos ópticos conocidos como el grafo de
sombras, fotografía Schlieren, y la interferometría. Más directamente, los colorantes se pueden
añadir a los flujos para medir las concentraciones, por regla general el empleo de la atenuación
de la luz o de las técnicas de fluorescencia inducida por láser.
En los flujos de visualización científica se visualizan con dos métodos principales:
Los métodos de análisis, que analizan un flujo determinado y muestran propiedades como
Optimiza, streaklines y trayectorias. El flujo se puede administrar ya sea en una representación
finita o como una función suave.
Métodos de advección textura texturas "curva" de acuerdo con el flujo. A medida que la imagen
es siempre finita, estos métodos se visualizan aproximaciones de la corriente real.

4. RESUMEN
En Esta práctica no se tuvo que hacer ningún tipo de cálculo fue únicamente de observación y
análisis. Se utilizó un generador de humo, con el cual era posible hacer circular Kérex
condensado por un túnel y de esta forma era posible observar las líneas de corriente en flujo
vertical. En la pared posterior de este túnel fue posible colocar objetos de diferentes modelos
con el fin de ver como cambiaban las trayectorias de las líneas de corriente con cada una de
ellas.
Cada vez que se modificó el modelo, se analizó el porqué del cambio de las líneas de flujo y
con esto nos percatamos de que el flujo siempre se ajustaba al modelo en forma de curvas
suavizadas, muy cerca pero sin tocar al cuerpo.
Y se visualizó que en superficies de 90 grados había un punto de estancamiento justo donde se
forman los 90 grados y donde la curva no era suavizada.
Se presenta además el significado de las distribuciones de las líneas de corrientes; además de
una imagen para los diferentes cuerpos sometidos a observación con su análisis respectivo.
OBJETIVOS:
 La observación del fenómeno de separación
 La distribución de las líneas de corriente mediante la esfuerzo de corte por mínimo que
sea éste.
FUNDAMENTOS TEÓRICOS
Los fluidos se definen como aquellas sustancias que son incapaces de resistir esfuerzos
cortantes. Cuando sometemos un cuerpo sólido a la acción de un sistema de esfuerzos cortantes,
experimenta una deformación bien definida; por el contrario, los fluidos se deforman
continuamente bajo la acción de los esfuerzos cortantes. De una forma muy general, podemos
clasificar los fluidos de acuerdo con la relación existente entre el esfuerzo cortante aplicado y la
velocidad de deformación que se produce en el fluido en: newtonianos y no newtonianos
FLUIDOS REALES
Los fluidos reales se distinguen de los ideales en que poseen una cierta viscosidad, es decir, un
rozamiento interior que origina tensiones tangenciales entre los filetes fluidos.
Podemos considerar la viscosidad como una especie de rozamiento interno en los fluidos, en
virtud del cual aparecen esfuerzos cortantes sobre la superficie de un elemento de fluido en
movimiento relativo respecto al resto del fluido. Tanto los líquidos como los gases presentan
viscosidad, aunque los primeros son mucho más viscosos que los segundos
FLUIDO NEWTONIANO
un fluido newtoniano es un fluido con viscosidad en que las tensiones tangenciales de
rozamiento son directamente proporcionales al gradiente de velocidades.
VISCOSIDAD

5. La viscosidad es el rozamiento interno entre las capas de fluido. A causa de la viscosidad, es
necesario ejercer una fuerza para obligar a una capa de fluido a deslizar sobre otra.
LEY DE LA VISCOSIDAD DE NEWTON
1. Movimientos laminares, o de Poiseuille, que son flujos regulares en los que la masa fluida
esta formada por filetes yuxtapuestos, perfectamente individualizados, en los que las superficies
libres son lisas y unidas; en realidad sólo se dan en algunos casos muy particulares o en fluidos
muy viscosos; el númerode Reynolds en flujos por el interior de tubos es inferior a 2.000.
Debido a esas fuerzas viscosas las velocidades del fluido en una sección perpendicular a la
corriente no son iguales, pues existe un rozamiento interno.
2. Movimientos turbulentos, o hidráulicos, en los que los filetes líquidos se entrecruzan no
conservan su individualidad; las superficies libres son turbulentas y estriadas, y son los
movimientos que con más frecuencia se presentan en la práctica.
NÚMERO DE REYNOLDS
El número el número de Reynolds (Re)establece un criterio de semejanza dinámica entre dos
corrientes fluidas, es una magnitud adimensional definida como:
Cuando Re <>2000, cualquier turbulencia que se produzca ya no decae.
Dos flujos a los que corresponda un mismo valor del número de Reynolds exhibirán un mismo
aspecto, en términos de las variables adimensionales, en unas escalas de longitudes y tiempo
apropiadas; decimos entonces, que sus movimientos son semejantes.
FUERZAS DE ARRASTRE
La fuerza de arrastre, la que produce un fluido a un objeto en su seno, es una combinación de la
fuerza de inercia y de la de rozamiento. Para número de Reynolds bajos, domina la de
rozamiento y para altos, la de inercia.
Para esclarecer la configuración cualitativa del perfil de velocidades, debemos recordar que la
condición de no deslizamiento requiere que la velocidad en la pared sea cero haciendo que el
flujo por encima de este se mueva más lentamente. De dicha región de flujo concluimos que se
puede dividir en dos regiones generales.En la región inmediatamente adyacente a la frontera
sólida, se presentan esfuerzos cortantes; denominados capa límite.El tamaño de la capa límite,
para una velocidad dada de la corriente libre, depende de las propiedades del flujo en particular.
Línea de corriente es aquella curva tangente al vector velocidad en todo punto del flujo y son
paralelas entre sí, por lo cual, la masa que fluye entre dos de estas líneas que son contiguas
deben ser constantes.
En un cilindro que se encuentra en un fluido cuya línea de corriente central se divide y fluye
alrededor de dicho cilindro una vez que ha incidido en él. Este punto recibe el nombre de punto
de estancamiento.
Ahora se considera un elemento de fluido dentro de la capa límite en la parte posterior del
cilindro. Puesto que la presión crece en la dirección del flujo, dicho elemento del fluido
experimenta una fuerza de presión neta opuesta a la dirección del movimiento.

6. En algún punto sobre el cilindro la cantidad de movimiento del fluido dentro de la capa límite
resulta insuficiente para empujar al elemento más allá dentro de la región donde crece la
presión.
La separación de la capa límite da como resultado la formación de una región de presión
relativamente baja detrás del cuerpo; esta región resulta deficiente también en cantidad de
movimiento y se la conoce como estela.
Se tiene que pues, para flujo separado alrededor de un cuerpo existe un desbalance neto
de la fuerza de presión, en la dirección del flujo dando como resultado un arrastre debido a la
presión sobre el cuerpo. Cuanto mayor sea el tamaño de la estela detrás del cuerpo tanto mayor
resultara el arrastre debido a la presión.
El fuselado de un cuerpo reduce la magnitud del gradiente de presión adverso (incremento de
presión en la dirección del flujo) al distribuirlo sobre una mayor distancia.
El fuselado en la forma del cuerpo efectivamente retrasa al punto de separación, si bien la
superficie del cuerpo expuesta al punto y, por lo tanto la fuerza cortante total que actúa sobre el
cuerpo se ven incrementada, el arrastre total se ve reducido de manera significativa.
El que un flujo sea laminar o turbulento depende de las propiedades del caso. Si bien para
Re>2300 el flujo suele ser turbulento y para Re<2300 el flujo es laminar, no existe en realidad
un único valor del número de Reynolds para el cual cambie de laminar a turbulento.
DESCRIPCIÓN DE MATERIALES Y EQUIPOS UTILIZADOS
El túnel de humo ha sido creado con el propósito de que se pueda observar las líneas de flujo. Es
un aparato de construcción simple y fácil de operar, además el humo producido por la
combustión del kérex no es tóxico.
La capacidad del ventilador es 1/50 HP con unas 3000 RPM.
El equipo muestra las líneas de corriente en flujo vertical (este flujo es producido por un
pequeño ventilador cuya velocidad puede ser regulada) que pasa alrededor de los modelos que
están sujetos a la pared posterior del túnel. Las líneas de humo son introducidas en el flujo de
aire desde el generador de humo.
Los equipos utilizados son los siguientes:
Generador de humo
Túnel de humo
kerex

7. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:
Llene la botella del generador de humo con Kérex hasta 2/3 de capacidad, ajuste el nivel de la
superficie del líquido a la línea correspondiente.
Conecte el túnel y el generador de humo.
Después de tres minutos el humo es producido y controlado por una abrazadera colocada en la
tubería flexible.
Limpiar el Kérex condensado desde la peinilla por la bomba manual.
Ajuste la velocidad del aire y el suministro de humo a fin de dar filamentos claros de humo
alrededor del modelo.
Observe la distribución de las líneas de corriente del área de separación del flujo para los
siguientes modelos:
1. Cilindro.
2. Esfera
3. Placa con orificio circula
4. Ala aerodinámica.
5. Disco
6. Codo recto
7. Codo recto con deflectores.
8. Codo suavizado.
9. Conjunto de Barras

8. GARFICOS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS

10. ANALISIS DE RESULTADOS
Esta práctica fue de observación y análisis, es por eso que los resultados se presentan con
imágenes en la cuales se explica el comportamiento que tuvo el flujo a través del modelo
colocado en el túnel de humo.
CILINDRO
Las líneas de flujo cierran en un punto luego de pasar a través del cuerpo. Si el flujo no tuviera
viscosidad las líneas cerraron más cerca del cuerpo y nos podemos dar cuenta que justo antes de
llegar al centro del cuerpo se forma un vacio(sin líneas de flujo)

11. ESFERA
En la parte superior del cuerpo se puede observar que las líneas al cerrarse dejan un espacio
entre ellas, este espacio es una pérdida.
Además observólaincidenciadel flujode corriente sobre laesfera con esto deducimos que el
patrón de las líneas era constante hasta que llegaba al punto de estancamiento donde se
separabany provocabaque se forme una estelaenlaparte superiordel mismo, esta depende
de la velocidad del flujo.
PLACA CON ORIFICIO CIRCULAR
Las líneasde flujorodeanel cuerpoyse hacen camino para lograr llegar a la parte superior. Al
chocar con el modelo se genera una perdida (justo en la parte baja del cuerpo).Y siempre
buscan una via de escape que se ve en los extremos del modelo.

12. ALA AERODINÁMICA
En este caso se puede observar el comportamiento de las alas de los aviones como el flujo
pasa a través del cuerpo y se cierran. Y justo en la punta ahí perdidas.
CODO RECTO.
El flujo trata de tomar circular según la forma del cuerpo, pero al tener este un Angulo recto
hace que se genere una pérdida tanto dentro como fuera de la figura.

13. CODO CON DEFLECTORES.
Las líneasde flujo siguen la forma del objeto y gracias a los deflectores se observan menores
pérdidas.
CODO SUAVIZADO.
Las líneas de flujo siguen la forma del cuerpo. Se puede observar que existe una pérdida al
momento que el flujo se mueve hacia la derecha dentro del cuerpo.

14. CONJUNTO DE BARRAS
Se observo que cuando el flujo incidía en la primera fila de las barras se dividían y cuando se
encontraban con la siguiente fila al no tener el suficiente lapso de tiempo para redirigir su
formacomienzaa crearse turbulencia,enel áreade la transferencia de calor esto es algo muy
provechoso porque permite un índice mayor de transferencia.
CONCLUSIONES
Se concluye que laslíneasde corrientesde unflujovana estar relacionadasde manera directa
con la forma del cuerpo en la que inciden, esto implica que mientras la forma sea más
ordenada y suave no se producirá turbulencia como si se tuviera cambios bruscos de la
geometríadel cuerpoytambiénque nose pierdalavelocidaddel flujodebidoaestoscambios.
Todo fluido sufre una deformación al aplicársele un esfuerzo cortante por mínimo que este
sea.
Las pérdidas se dan en lugares donde la trayectoria cambia drásticamente o si el cuerpo es
demasiado rugoso
líneas de flujo, estas se separan y siguen caminos distintos, y finalmente se unen al pasar
completamente el obstáculo. Este es el principio que usan los alerones de los aviones para
impulsarse dado que un trayecto es mayor que el otro, esto ocasiona una diferencia de
presiones que impulsa el avión hacia arriba

15. RECOMENDACIONES
Se recomienda realizar una observación a las conexiones del equipo ya que en medio de la
práctica el humo ya se había consumido y se tuvo que suministrar más, esperando que se
vuelva a generar.
Se recomiendausartodosloscuerpospara observary comprenderde unaformamás didáctica
la visualización del flujo, a través de éstos.
Se recomiendaque cadavezque las líneasde corrientesnoseanapreciablesse purgue el flujo
para que así de una mejor resolución de las líneas.
BIBLIOGRAFIA
http://centrodeartigos.com/articulos-para-saber-mas/article_51132.html
http://ingenieros2011unefa.blogspot.com/2008/02/fluidos-reales.html
Mecanica de Fluidos, octava edicion, Victor L. Streeter/E. Benjamin Wylie, McGRAW
HILL/INTERAMERICANA DE MEXICO, S.A.
Phd. Ing. Mijail Arias Hidalgo. Guía de Mecánica de fluidos