Fluidos en Movimiento

Hidrodinámica

La hidrodinámica es la parte de la física que estudia el movimiento de los fluidos. Para ello tenemos que considerar varios conceptos, que nos servirán para comprender el tema entre ellas son la velocidad, el flujo y el gasto. Entonces, un fluido también puede moverse o desplazarse, y la hidrodinámica nos ayuda a estudiar este fenómeno. Para facilitar la comprensión de estas características debemos tener en cuenta las siguientes reglas:

• Los líquidos son incompresibles.
• La viscosidad no afecta el movimiento del fluido, es decir, la fricción ocasionada por el paso del líquido en las paredes de la tubería se considera despreciable.
• El flujo del líquido a través de las tuberías es estable y estacionario, es decir, no hay turbulencias.

Relación de entrada y salida

El gasto es la relación que existe entre la cantidad de volumen del fluido que pasa a través de una tubería en determinado tiempo.

G = V/t

G = gasto (m³/ s)

V = Volumen (m³)

t = tiempo (s)

Además, el gasto puede calcularse como:

G = Av

Donde

A = área (m²)

v = velocidad (m/ s)

Esto se debe a que V = Ad, sustituyendo en G = Ad/ t

Y como v = d/ t, entonces: G = Av

El flujo se define como la cantidad de masa de fluido que puede pasar a través de una tubería en determinado tiempo, y se describe como:

F = m/ t

Donde

F =flujo (Kg/ s)

m = masa (Kg)

t = tiempo (s)

También puede relacionarse la densidad para determinar el flujo, ya que p = m/ V

Queda m = pV, sustituyendo en la fórmula de flujo: F = pV/ t

Si somos observadores podemos realizar  otra sustitución, ya que G = V/ t del queda:

F = Pg

Ahora, considerando que el volumen del líquido que entra por la tubería es el mismo que el volumen que sale por ella, podemos obtener una relación denominada ecuación de continuidad.

Esta relación establece que la cantidad de líquido que pasa a través de una tubería angosta, lo hace mayor que pasa cuando pasa por una tubería más ancha.

Como el volumen es constante, el gasto también lo es, así que

G1 = G2

Donde

G₁ = gasto en el punto 1

G₂ = gasto en el punto 2

A1v1 = A2v2

Donde

A₁ = área del punto 1

V₁ = velocidad en el punto 1

A₂ = área del punto 2

V₂ = velocidad en el punto 2.