Cinematica fluidos

1. CINEMÁTICA DE LOS
FLUIDOS.
Fluidos en
movimiento
2019
Prof Olga Ortega

2. Fluido y Fluidez
• Fluido Se define el fluido como una sustancia
que sufre una deformaci´on continua cuando se
le aplica un esfuerzo cortante muy pequeño
• Fluidez Desde un punto de vista mecánico: -es
deformaciones no elásticas sin grandes acciones
externas-respuesta a fuerza cortante o tangencial

3.  Movimiento o circulación de un fluido sin alterar sus
propiedades físicas o químicas.
 Ocurre bajo la acción de fuerzas externas.
 Encuentra resistencia al movimiento, debido a una resistencia
interna propia del fluido (viscosidad) “fuerzas viscosas” o de la
acción del exterior sobre le fluido (rozamiento) “fuerzas de
rozamiento”.
El flujo se puede clasificar teniendo como parámetros el tiempo y
el espacio
Flujo de fluidos
Tipos de flujo
-Flujo interno: en el interior de conducciones
- Flujo externo: alrededor de cuerpos sólidos
(sedimentación, filtración...)

4. • Flujo - Hidrodinámica
Hidrodinámica
Estudia los fluidos en movimientos, es
decir, el flujo de los fluidos
Y Este estudio lo realiza describiendo las
propiedades de los fluidos (densidad,
velocidad) en cada punto del espacio en
función del tiempo

5. Fluidos Ideales
Para fluidos reales, el estudio de la hidrodinámica es
sumamente complicado.
Por lo que generalmente comienzamos por estudios de los
fluidos “ideales” .
Sin embargo, los resultados son muy útiles en situaciones
reales.
Características de los fluidos ideales en movimiento.
Incompresible – La densidad es constante e uniforme.
Flujo Constante – La velocidad no cambia con el tiempo aunque
puede ser diferente en diferentes puntos.
No-viscoso -– Sin fricción. Las fuerzas son conservativas.
Irrotacional – Las partículas sólo tienen movimiento de
traslación.

6. Leyes fundamentales
El comportamiento de un fluido( en reposo o movimiento)
esta regido por unas leyes fundamentales que son
universales:.
 Conservación de masa: La rapidez de variacion en tiempo de
la masa de un sistema material es NULA.
La masa de un sistema material es CONSTANTE.
 𝟐𝒂 Ley de Newton: a rapidez de variación en el tiempo de la
cantidad de movimiento de un sistema material es igual a las
fuerzas externas que actúan sobre el.
 𝟏𝒂 Ley de Termodinámica: La rapidez de variación en tiempo
de la Energía de un sistema material es igual a la velocidad de
transferencia neta de energía entre el sistema y su entorno.

7. Tipos de Flujos de fluidos
• Flujo compresible: si su densidad varía con la
posición al interior del fluido.
• Flujo estacionario: si la velocidad en cada punto del
espacio permanece constante. Lo que no implica
necesariamente que sea la misma en todos los puntos
• Flujo laminar : Ocurre cuando las
moléculas de un fluido en movimiento
siguen trayectorias paralelas.
Flujo laminar tambien conocido como Flujo de
Poisseuille
 Flujo turbulento : Ocurre cuando las
moléculas de un fluido en movimiento
siguen trayectorias erráticas

8. Las magnitudes Cinemáticas sirven para cuantificar el
movimiento de una partícula de fluido:
Desplazamiento (Velocidad)
Deformación (Velocidades de deformacion)
Giro (Velocidad Angular)
La Velocidad es la propiedad mas importante en el análisis de
los fluidos. Todas las demas se definen a partir de ella
El campo de velocidades suele utilizarse Para clasificar los
flujos.
 Direccionalidad  Unidireccional, bidireccional,
tridireccional.
 Demensionalidad Uniforme, Tridemncional…
 Estacionalidad  Estacionario, no estacionario

9. Clasificación del Flujo de fluidos

10. Clasificación del Flujo de fluidos

11. Clasificación del Flujo de fluidos

12. Diagrama de clasificación de
fluidos(aproximada)
Mecánica de Fluido continuo
No viscoso ( μ=0) Viscoso ( μ≠0)
Compresible No Compresible Laminar Turbulento
Compresible No Compresible

13. Metodos de Lagrange y Euler.
Caracterización del movimiento de un fluido
• La descripcion del movimiento de un fluido se refiere, en general, a caracterizar
el flujo en cuanto a las trayectorias que siguen pequeñas porciones de fluido y su
campo de velocidades y aceleraciones. Para esto se utilizan dos metodos: el
metodo de Lagrange y el metodo de Euler.
• Metodo de Lagrange Este metodo se basa
en la descripcion del movimiento de cada
pequena porcion o partıcula de fluido,
para lo cual la variable relevante es la
posicion de cada una en el tiempo.
• -seguimiento de las partículas, (x, y , z) no
son coordenadas fijas y
• -flujos con límites marcados: movimiento de
gotas aisladas)

14. Metodos de Lagrange y Euler.
Caracterización del movimiento de un fluido
• Método de Euler Este metodo asigna un campo de velocidades
al espacio, independientemente de las partículas del fluido. Salvo
casos aislados, este es el metodo mas usado en mecanica de fluidos.
De esta forma la variable relevante es la velocidad la cual
depende del espacio y el tiempo t.
-se estudia una región del espacio
-velocidad de las distintas
partículas en función del tiempo

15. Análisis de flujo
Términos Básicos
CAMPO DE FLUJO. Un campo de flujo es cualquier región en
el espacio donde hay un fluido en movimiento, a condición de
que la región o subregión del flujo quede ocupada por fluido.
En cada punto del campo de flujo es posible determinar o
especificar una serie de magnitudes físicas, ya sea escalares o
vectoriales, que forman a su vez campos independientes o
dependientes dentro del flujo.
En un campo escalar se define por la magnitud que adquiere la
cantidad física. Un campo vectorial, además de la magnitud, se
necesita definir una dirección y un sentido para la cantidad física a la
que corresponde.
Las magnitudes físicas de los campos escalares y vectoriales de un
campo de flujo son funciones de punto y del tiempo, ya que su
magnitud puede variar no solo de un punto a otro sino también de un
instante a otro.

16. LINEAS DE CORRIENTE
Indican la trayectoria seguida por las partículas de un fluido en movimiento
Las velocidades de las moléculas por donde pasan las líneas son tangentes
viernes, 15 de marzo de 2024
v1
Debido a
una fuente
Debido a un
sumidero
Debido a un
obstáculo cilíndrico
Líneas de
corriente

17. • Volumen de control: un volumen de fluido, convenientemente
identificado, fijo en el espacio (o sea estamos usando el método
de Euler), que conceptualmente aislaremos del medio circundante
a traves de la superficie S que delimita dicho volumen.
• A partir de esta definicion vemos que el fluido puede atravesar
la superficie S del volumen de control, produciendo ası un
recambio del fluido dentro del volumen de control.
• Sistema material: conjunto fijo de partıculas o porciones de
fluido tal que el volumen que ocupan en el espacio es funci´on del
tiempo, ya que puede ser advectado y/o deformado por el flujo.
• La caracterıstica principal de todo sistema material es que las
partıculas que lo conforman son siempre las mismas, aunque las
propiedades de esas partıculas puede variar en el tiempo.
Análisis de flujo
Términos Básicos

18. TUBO DE CORRIENTE Es un tubo cuyas paredes están formadas
por líneas de corriente, representa un tubo de donde las partículas no
pueden salir ya que la velocidad en las paredes es paralela a ellas.
La noción del tubo de corriente tiene un particular interés en
mecánica de fluidos ya que con el se pueden representar casos
prácticos, como por ejemplo el flujo en una tubería, de la cual no
pueden salir el flujo, por lo tanto se puede considerar como un tubo de
corriente.
Tubo de corriente o superficie de corriente: Tubo real o
imaginario cuyas paredes son líneas de corriente. En los flujos en
tuberías el tubo de corriente puede ser uno de los tubos reales que la
componen
Vena líquida: volumen de líquido delimitado por el tubo de
corriente. La superficie de contorno limitante puede ser una pared
sólida (tubería), el propio líquido o la atmósfera.

19. • LÍNEAS DE CORRIENTE. Son líneas imaginarias continuas
que se dibuja de manera que la dirección de la velocidad
instantánea de una partícula en un punto cualquiera sea tangente a
la línea de flujo que pasa por dicho punto.
• Las líneas de corriente están fijas y coinciden con la trayectoria de
las partículas de fluido solo si el flujo es estacionario. En flujo no
estacionario las líneas de corriente cambia a medida que
transcurre el tiempo.
• TRAYECTORIA. Lugar geométrico de las posiciones que
describe una misma partícula en el transcurso del tiempo.
Análisis de flujo
Términos Básicos

20. En el análisis del flujo de fluidos se requiere una
Comprensión clara de la terminología empleada.
RESUMEN
• Líneas de corriente: Línea imaginaria continua, tangente en cada punto al vector
velocidad de la partícula que en un instante determinado pasa
por dicho punto. Las líneas de corriente son las envolventes de la velocidad de todas
las partículas en un determinado instante, por lo que varían, en general, con el tiempo.
Las líneas de corriente no pueden cortarse (excepto en puntos singulares como
fuentes o sumideros), pues entonces una misma partícula pertenecería a la vez a
ambas y tendría dos direcciones simultáneas de movimiento.
Tubo de corriente o superficie de corriente: Tubo real o imaginario cuyas paredes
son líneas de corriente. En los flujos en tuberías el tubo de corriente puede ser uno de
los tubos reales que la componen.
• Vena líquida: Volumen de líquido delimitado por el tubo de corriente. La
superficie de contorno limitante puede ser una pared sólida (tubería), el propio líquido
o la atmósfera.
• Trayectoria: Lugar geométrico de las posiciones que describe una misma partícula
en el transcurso del tiempo.