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• Jhunior Reátegui

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FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

CI-651 Mecánica de Fluidos II

FLUJO EN TUBERÍAS

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INTRODUCCIÓN • En mecánica de fluidos I han estudiado condiciones de reposo aplicado a características como densidad, peso específico, viscosidad, estática de fluidos, presión y/o fuerza hidrostática, esfuerzo cortante, principio de Arquímedes, experimento de Torricelli, y sus aplicaciones. • En mecánica de fluidos II se estudiará los principios de conservación de masa (ecuación de continuidad), de energía, de cantidad de movimiento aplicado a conductos cerrados (tuberías) y abiertos (canales naturales y/o artificiales). https://phet.colorado.edu/es/simulations/category/physics/motion

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DEFINICIÓN DE FLUJO • Fluido es una sustancia que no resiste esfuerzo o tensión cortante, por lo tanto, carece de forma definida y se adapta a la forma del recipiente que lo contiene. • El flujo es el proceso de movimiento de un fluido, se puede dar en un canal o tubería mediante una condición física de desplazamiento, velocidad y/o aceleración de una partícula.

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TIPOS DE FLUJO • Variación temporal:

• Variación rotacional:

• Permanente

𝜕𝑣 𝜕𝑡

=0

• Rotacional

𝛻∗𝑣 ≠0

• No permanente

𝜕𝑣 𝜕𝑡

≠0

• Irrotacional

𝛻∗𝑣 =0

• Variación espacial:

• Naturaleza del fluido:

• Uniforme

𝜕𝑣 𝜕𝑥

=0

• Incompresible

𝜌 = 𝑐𝑡𝑒.

• No uniforme

𝜕𝑣 𝜕𝑥

≠0

• Compresible

𝜌(𝑡)

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Flujo permanente = Q(cte) Flujo no permanente = Q(t)

Flujo rotacional Flujo irrotacional Flujo uniforme y no uniforme

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TIPOS DE FLUJO • Movimiento de partícula (Reynolds): • Turbulento

𝑅𝑒 < 2000

• Transicional

2000 < 𝑅𝑒 > 3000

• Laminar

𝑅𝑒 > 3000

• Dimensión prevaleciente: • Unidimensional • Bidimensional • Tridimensional

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Flujo unidimensional

Flujo bidimensional

Flujo tridimensional

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FLUJO EN CANALES Y TUBERÍAS • En un canal el flujo está en contacto con la atmósfera. Mientras que, en la tubería el líquido está confinado y sometido a cierta presión (a veces negativa). • Un canal puede ser abierto o cerrado, en una tubería el flujo siempre es cerrado. • En un canal el flujo escurre por gravedad (sentido de la pendiente), en la tubería el líquido escurre porque hay gradiente de energía. • Flujo en canal posee pendiente de fondo, pendiente de superficie de agua, pendiente de línea de energía.

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FLUJO EN CANALES Y TUBERÍAS

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FLUJO UNIFORME EN TUBERÍAS • Presión y velocidad constante en espacio y tiempo. • Diseño de sistema de tuberías. • Trabaja con fuerzas de presión, fuerzas gravitacionales, fuerzas de fricción. Las dos primeras tratan de acelerar el flujo y la última de frenarlo.

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EXAMEN DE ENTRADA • Guardar, colocar en silencio celulares. • Sólo tener a la mano lápiz, lapicero, calculadora. • Duración 2 horas pedagógicas (100 min).