El documento describe conceptos básicos de la mecánica de fluidos. Explica que la cinemática de fluidos estudia el movimiento de partículas de fluido sin considerar las fuerzas involucradas. También describe leyes fundamentales como la conservación de masa y las ecuaciones de Newton y la termodinámica. Define conceptos como líneas de corriente, trayectorias, tipos de flujo como laminar y turbulento, y volúmenes de control.

1. MECÁNICADE LOS FLUIDOS
Cinemática de los Fluidos
Ing. Rubén Marcano

2. CINEMÁTICADE FLUIDOS
Es aquella ciencia que se encarga de la descripción del movimiento
de las partículas de cualquier fluido, pero sin hacer referencia a las
fuerzas que puedan ocasionar dicho movimiento y aquellas que se
puedan originar junto con esté; es decir, solo se encarga del estudio en
cuanto a posición, velocidad, diferencias de velocidad e incluyendo
todo aquellas variables que puedan surgir directamente con la
descripción del movimiento.
Al movimiento de un fluido se le denomina flujo

3. LEYES FUNDAMENTALES DE LA FISICA
Las leyes fundamentales de la física son aquellas que nos permite estudiar un
fluido en movimiento, para observar sus características y propiedades. Las
principales leyes que describen la naturaleza de un fluido en movimiento son:
“Estas ecuaciones solo permitirá solucionar los
diferentes problemas que existen con fluidos en
movimiento.”
La ley de la conservación de la masa (ecuación de
continuidad).
Segunda ley de Newton del Movimiento (teorema de
momentum)
La primera ley de la termodinámica (ecuación de la
energía)

4. SENDAS, LINEAS DE TRAYECTORIAY
LINEAS DE CORRIENTE
En el análisis de problemas de mecánica de fluidos frecuentemente resulta
ventajoso disponer de una representación visual de un campo de flujo. Tal
representación se puede obtener mediante las trayectorias, las líneas de
trazar y las líneas de corriente.
Una senda es la trayectoria seguida por una partícula individual durante un
periodo de tiempo. Ella indica la dirección de la velocidad de la partícula en
instantes sucesivos de tiempo
Langraniano Euleriano

5. SENDAS, LINEAS DE TRAYECTORIAY
LINEAS DE CORRIENTE
Representación de los fluidos en movimiento
Visualización del campo de flujo
Los campos de flujo y sus representaciones son la forma de describir un fluido en
movimiento. Es una región del flujo de interés donde se refiere a una cantidad que
se define en función de la posición y el tiempo, en una región determinada.
Líneas de corriente
Una línea de corriente es una línea que se dibuja tangente al vector velocidad en
cada uno de los puntos en un campo de flujo.
La línea de trayectoria es la curva marcada
por el recorrido de una partícula de fluido
determinada a medida que se mueve a
través del campo de flujo. Cada partícula de
fluido viaja a lo largo de su propia línea de
trayectoria.

6. SENDAS, LINEAS DE TRAYECTORIAY
LINEAS DE CORRIENTE
Tubos de corriente
Es el tubo formado por todas las líneas de corriente que pasan a través de una
pequeña curva cerrada. Durante flujo a régimen estacionario está fijo en el espacio
y no puede haber flujo a través de paredes, porque el vector de velocidad no
tiene componente normal a la superficie del tubo.
De la definición de línea de corriente es evidente que no existe paso de flujo a
través de la superficie lateral del tubo de corriente; un tubo de corriente se
comporta como un conducto de paredes impermeables y espesor nulo, de sección
recta infinitesimal.
En un flujo estacionario las
líneas de trayectoria las
sendas y las líneas de
corriente coinciden

7. TIPOS DE FLUJO
Fluido ideal
Es aquel flujo incompresible y carente de fricción. La hipótesis de un flujo
ideal es de gran utilidad al analizar problemas que tengan grandes gastos
de fluido, como en el movimiento de un aeroplano o de un submarino.
fluido real
los efectos
de la viscosidad se introducen en el problema. Esto da lugar al desarrollo de
esfuerzos cortantes entre partículas del fluido vecinas cuando están
moviéndose a velocidades distintas.

8. TIPOS DE FLUJO
La viscosidad introduce resistencias al movimiento, al causar, entre las
partículas del fluido y entre éstas y las paredes limítrofes, fuerzas de corte o de
fricción que se oponen al movimiento; para que el flujo tenga lugar, debe
realizarse trabajo contra estas fuerzas resistentes, y durante el proceso parte de la
energía se convierte en calor.
Flujo estacionario
cuando todas las propiedades del flujo en cada punto se mantienen constantes con
respecto al tiempo
flujo no estacionario
Las propiedades de flujo en un punto cambian con el tiempo.

9. FLUIDO UNIFORME
Flujo Uniforme Y Flujo Variado
Es considerado como un espacio de criterio.
Es el flujo en canales abiertos es uniforme si las características del flujo es la
misma en cada sección del canal. Un flujo uniforme puede ser estacionario o
no estacionario, según cambie o no las características del fluido con
respecto al tiempo.
El flujo uniforme estacionario es el tipo de flujo fundamental que se considera en
la hidráulica de canales abiertos. La características del flujo no cambia durante el
intervalo de tiempo bajo consideración.
El establecimiento de un flujo uniforme no estacionario requeriría que la superficie
del agua fluctuara de un tiempo a otro pero permaneciendo paralela al fondo del
canal.
El flujo es variado si la las características del flujo cambia a lo largo del
canal. El flujo variado puede ser estacionario o no estacionario es poco
frecuente, el termino “Flujo no estacionario”.

10. FLUIDO UNIFORME

11. TIPOS DE FLUJO
Los efectos de la compresibilidad son muy
importantes en el diseño de los cohetes y
aviones, en las plantas generadoras, los
ventiladores y compresores.
Flujo Compresible
los gases se deben tener en cuenta los efectos de la compresibilidad del
gas.
Uno de los principios básicos del flujo compresible es que la densidad
de un gas cambia cuando éste se ve sometido a grandes cambios de
velocidad y presión. Al mismo tiempo, su temperatura también cambia.
El comportamiento de flujo de un gas compresible depende de si la
velocidad de flujo es mayor o menor que la velocidad del sonido.

12. TIPOS DE FLUJO
Flujos Incompresibles
En los cuales las variaciones de densidad son pequeñas y relativamente poco
importantes.
Si se consideran los dos estados de la materia incluidos en la definición de fluido,
líquido y gas, se podría caer en el error de generalizar diciendo que todos los
flujos líquidos son flujos incompresibles y que todos los flujos de gases son flujos
compresibles.
La primera parte de esta generalización es correcta para la mayor parte de los
casos prácticos, es decir, casi todos los flujos líquidos son esencialmente
incompresibles. Por otra parte, los flujos de gases se pueden también considerar
como incompresibles si las velocidades son pequeñas respecto a la velocidad del
sonido en el fluido.
los flujos de gases se pueden aproximar
como incompresibles si los cambios en la
densidad se encuentran por debajo de
alrededor de 100 m/s

13. FLUJO LAMINAR Y TURBULENTO
Los flujos viscosos se pueden clasificar en laminares o turbulentos
teniendo en cuenta la estructura interna del flujo.
Flujo laminar
Cuando la velocidad del flujo es baja, su desplazamiento es uniforme y terso
donde las capas de fluido parecen desplazarse unas sobre otras sin remolinos
o turbulencias, se llama luminar y obedece la ley de viscosidad de Newton.
Flujo turbulento
Cuando la velocidad es bastante alta, se observa una corriente inestable en la
que se forman remolinos o pequeños paquetes de partículas de fluido que se
mueven en todas direcciones y con gran diversidad de ángulos con respecto a
la dirección normal del flujo

14. FLUJO LAMINAR Y TURBULENTO
Experimento de Reynolds para flujo laminar
Experimento de Reynolds para flujo turbulento

15. FLUJO LAMINAR Y TURBULENTO
Flujo Laminar:
1.- Líneas de trayectoria lisas
2.- No hay remolinos
3.-Las capas de fluido se deslizan unas
respecto a otras
4.- Se cumple ley de Newton para viscosidad
t
V
Flujo Turbulento:
1.- Líneas de trayectoria irregulares
2.- Hay remolinos
3.- Existe intercambio de cantidad de
movimiento
4.- No se cumple ley de Newton para
viscosidad: aparecen nuevos efectos de corte
inducidos por los remolinos
t
V

16. VOLUMEN DE CONTROL
Un sistema es conjunto de elementos de fluido, formado siempre por los
mismos elementos (átomos o partículas de fluido), tal que pueden moverse,
fluir e interactuar con su entorno.
Volumen de control: se define como un volumen fijo en el espacio, de
forma y tamaño invariable con el tiempo a través del cual fluye la materia. La
superficie que lo limita se denomina Superficie de Control.