Page 334 - Física Tippens: Conceptos y Aplicaciones, Séptima Edición Revisada

15.7 Flujo de fluidos 315

Fluidos en reposo Recuerde que el empuje depende tanto de la densidad
del fluido desalojado como del volumen del mismo.
1. Dibuje una figura y márquela con las cantidades pro­
No tiene ninguna relación con la masa o la densidad
porcionadas y las que deben calcularse. Use unidades
del objeto sumergido en el fluido. Si el objeto se en­
congruentes para el área, volumen, densidad y presión.
cuentra totalmente sumergido, el volumen del objeto
2. No confunda presión absoluta con presión manomé- y el fluido desplazados son iguales. Este hecho puede
trica o densidad con peso específico. Debe usar la pre­ aprovecharse para determinar empuje en esos casos.
sión absoluta a menos que el problema incluya una di­
6. Para un objeto que estíi flotando en el fluido, el empuje
ferencia de presión. Tenga cuidado con las unidades si
debe ser igual al peso del objeto. Esto significa que el
intenta usar peso específico, que es fuerza por unidad
peso del objeto debe ser igual al peso del fluido desalo­
de volumen.
jado. Por consiguiente, podemos escribir:
3. La diferencia de presión entre dos puntos es propor­
cional a la densidad del fluido y a la profundidad en el m/g = mfg o pxVx = pfVf
fluido:
El subíndice x se refiere al objeto que flota y el
subíndice/se refiere al fluido desalojado. Por ejemplo,
si un objeto con un volumen de 3 m3 flota con dos ter­
4. El principio de Arquímedes establece que un objeto to­ cios de su volumen sumergido, entonces V = 3 m3 y
tal o parcialmente sumergido en un fluido experimenta V j — 2 m3.
una fuerza hacia arriba (empuje), igual al peso del flui­
do desalojado:
Fb = mg = pgV (empuje)

Flujo de fluidos

Hasta ahora, nuestro estudio de los fluidos se ha restringido a condiciones de reposo, que son
considerablemente más sencillas que el estudio de fluidos en movimiento. Las dificultades mate­
máticas a las que hay que enfrentarse cuando se intenta describir el movimiento de un fluido son
formidables. La tarea se facilitará si establecemos ciertas suposiciones. Ante todo, considerare­
mos que todos los fluidos en movimiento muestran una corriente laminar o flujo aerodinámico.

El flujo aerodinámico es el movimiento de un fluido en el cual cada partícula
en el fluido sigue la misma trayectoria (pasa por un punto particular) que siguió
la partícula anterior.

La figura 15.12 muestra las líneas de corriente de flujo de aire que pasan por dos obstáculos
estacionarios. Observe que las líneas de corriente se rompen cuando el aire pasa sobre el
segundo obstáculo, generando corriente turbulenta y remolinos. Estos pequeños remolinos
representan el flujo turbulento y absorben gran parte de la energía del fluido, incrementando
el arrastre por fricción a través del fluido.
Vamos a considerar, además, que los fluidos son incompresibles y que no presentan una
fricción interna apreciable. En estas condiciones, se pueden hacer algunas predicciones acer­
ca de la razón de flujo del fluido (gasto) a lo largo de una tubería o de otro recipiente.
El flujo del fluido (gasto) se define como el volumen de fluido que pasa a través
de cierta sección transversal en una unidad de tiempo.

(a) (b)
Figura 15.12 Flujos laminar y turbulento en la trayectoria de un fluido.