Este documento describe los conceptos básicos de los flujos de fluidos. Define un flujo como el movimiento de un fluido dependiente de su velocidad e independiente de su densidad. Explica que los flujos pueden ser internos o externos dependiendo de si el contenedor está cerrado o no, y pueden ser laminares, de transición o turbulentos dependiendo de su número de Reynolds. También describe los flujos en conductos abiertos y cerrados.

1. ¿QUÉ ES UN FLUJO?
• Se le denomina flujo al movimiento de un fluido, dependiente directo de su velocidad e
independiente de su densidad, la viscosidad en cada punto del flujo puede ser variable.
• Se le puede clasificar por su viscosidad (Interno y externo) y por su número de Reynolds
(Laminar, de transición y turbulento)

2. FLUJO INTERNO
• Por la naturaleza misma de los fluidos estos tienden a esparcirse dentro de su
contenedor.
• Cuando el contenedor se encuentra cerrado herméticamente y las partículas del fluido
en movimiento presentan viscosidad constante el flujo se considera interno.

3. FLUJO EXTERNO
Cuando el contenedor no está completamente cerrado (o de plano no existe) y el fluido
pasa por parte de una superficie, la viscosidad en cada uno de los puntos del flujo es
variable y por ende, se considera un flujo externo.

4. FLUJO EN CONDUCTOS CERRADOS Y ABIERTOS
Flujo en Conductos Abiertos
Es un sistema de flujo en el que la superficie
superior del fluido está expuesta a la atmosfera,
o sea debe tener una superficie libre.
El flujo de canales abiertos tiene lugar cuando
los líquidos fluyen por la acción de la gravedad y
solo están parcialmente envueltos por un
contorno sólido. el flujo en canales abiertos
también tiene lugar en la naturaleza, como en
ríos, arroyos, etc.

5. TIPOS DE FLUJO EN CANALES ABIERTOS
FLUJO PERMANENTE Y NO PERMANENTE:
Tiempo como criterio. Se dice que el flujo en un canal abierto es permanente si la profundidad del flujo no cambia o
puede suponerse constante durante el intervalo de tiempo en consideración.
FLUJO UNIFORME Y FLUJO VARIADO:
Espacio como criterio. Se dice que el flujo en canales abiertos es uniforme si la profundidad del flujo es la misma en
cada sección del canal.

6. FLUJO EN CONDUCTOS CERRADOS
La velocidad de flujo, dentro de un conducto cerrado, no es uniforme siendo mayor en
el centro y menor en los extremos del conducto.
La conservación de la masa de fluido a través de dos secciones (sean éstas A1 y A2) de
un conducto (tubería) o tubo de corriente establece que la masa que entra es igual a la
masa que sale.
V = velocidad
A = área transversal del tubo de corriente o conducto

7. SECCIÓN GEOMÉTRICA DE LOS DIFERENTES CANALES

8. RÉGIMEN LAMINAR
A
Es aquel en el que el fluido se mueve en capas o laminas que se deslizan suavemente
una sobre otra adyacente, únicamente con intercambio molecular de momentum
cualquier inestabilidad o turbulencia se ve atenuada por los fenómenos viscosos.
(Re<=2000).
PERFIL DE VELOCIDAD

9. RÉGIMEN TURBULENTO
• Es aquel en el que las partículas del fluido siguen un movimiento errático con intercambio de
momentum transversal violento Re>= 10 000

10. CAPA LIMITE
En mecánica de fluidos, la capa límite o capa fronteriza de un fluido es la zona donde el
movimiento de este es perturbado por la presencia de un sólido con el que está en
contacto. La capa límite se entiende como aquella en la que la velocidad del fluido respecto
al sólido en movimiento varía desde cero hasta el 99% de la velocidad de la corriente no
perturbada.

11. En el caso de canales
• La capa límite, en hidráulica, es la zona del flujo en un canal o en un tubo, donde se hace
sentir fuertemente la rugosidad de tubo o del canal.
• El efecto de la capa límite sobre el flujo puede asimilarse a un desplazamiento ficticio
hacia arriba del fondo del canal a una posición virtual. Este desplazamiento se le
denomina espesor de desplazamiento.

12. TEORÍA DE PRANDTL
• En los antecedentes históricos esta datado que a partir de 1860, aproximadamente, se
comenzó el trabajo con otros fluidos, debido al desarrollo de la industria y el surgimiento
de nuevas necesidades en los procesos; lo cual conlleva
al conocimiento del comportamiento de dichos fluidos que comparados con el agua o
el aire son más viscosos. Sin embargo ofrecen gran resistencia a un objeto que se mueva
en su seno.

13. LUDWIG PRANDTL 1904
• Propone que los campos de flujo de los
fluidos de baja viscosidad se dividen en
dos zonas, una zona delgada dominada
por la viscosidad denominada Capa Limite,
cerca de los contornos solidos y una zona
exterior, a todos los efectos no viscosa,
lejos de los contornos

18. FLUJO DE ENTRADA
• Se considera la región de entrada para flujo laminar, como se indica en la figura siguiente:

19. • La velocidad es uniforme a la entrada y la capa limite crece con la distancia desde
la entrada hasta que el flujo está completamente desarrollado.
• La longitud XL para que el flujo laminar quede completamente desarrollado es XL =
0,03 NRe D.
• La figura siguiente muestra el flujo en la región de entrada para el caso en que
NRe es suficientemente grande para que el flujo se haga turbulento.

20. FLUJO COMPLETAMENTE DESARROLLADO ENTRE DOS
PLACAS PARALELAS
• Es el flujo entre placas paralelas completamente desarrollado. Al decir completamente
desarrollado, nos referimos al flujo en una región lejos de la frontera de entrada o salida a las
placas, donde la velocidad del flujo puede cambiar de signo debido a la formación de capas límite.

21. Flujo de Poiseuille
En el caso de fluidez suave (flujo laminar), el caudal
de volumen está dado por la diferencia de presión
dividida por la resistencia viscosa. Esta resistencia
depende linealmente de la viscosidad y la longitud,
pero la dependencia de la cuarta potencia del radio,
es exageradamente diferente.

22. ECUACIÓN DE POISEUILLE
• La ecuación que gobierna el movimiento de un fluido adentro de un tubo es conocida como la
ecuación de Poiseuille. Lleva en consideración la viscosidad, aunque en realidad ella solo es
aplicable para el flujo no turbulento (flujo laminar).

23. EJERCICIOS