Zacaru00edas et al_Capitulo 4.pdf - 45 Anu00e1lisis...

• Establecer relaciones de semejanza,
dinámica y análisis dimensional para la
solución de problemas en la mecánica de
fluidos.
• Dominar todos los parámetros dimensionales
y adimensionales, con el fin de aplicarlos de
manera correcta en la solución de problemas
relacionados con la mecánica de fluidos
e ingeniería.
• ¿Qué diferencia existe entre un número
dimensional y uno adimensional?
• ¿El número de Reynolds es dimensional
o adimensional?
• ¿Cuál es el objetivo de utilizar la técnica
del análisis dimensional en los experimentos
de laboratorio?
• ¿Un modelo a escala puede servir para
determinar el comportamiento de un avión
en pleno vuelo?
• ¿Qué se necesita para que un prototipo sea
completamente semejante?
Situación de aprendizaje
En ausencia de una regulación térmica, el traje
de un astronauta alcanzaría una temperatura
interna de equilibrio de 37 °C. Para evitarlo, el
astronauta debe llevar puesto un traje interno
dotado de múltiples boquillas por las cuales
corre agua. Una bomba hace que el agua circule
a través del traje y de los sistemas electrónicos,
refrigerando todo el conjunto (véase figura
5.1). El calor recogido se emplea para evaporar
una pequeña cantidad de agua que se escapa
al exterior del traje, lo que permite reducir la
temperatura del líquido de los tubos hasta un
mínimo de 4 °C. ¿De qué depende la regulación
de la temperatura de un astronauta dentro de su
traje?
Figura 5.1 Aplicación de la adimensionalidad y semejanza.
Ecuaciones
para flujo
de fluidos
4
Competencias específicas a desarrollar
• Diferenciar los enfoques Lagrangiano
y Euleriano que definen las leyes de la
mecánica de fluidos.
• Elegir adecuadamente un volumen de control
y definir los diferentes tipos de flujo de los
fluidos.
• Aplicar el principio de conservación de la
energía para desarrollar la ecuación de
Bernoulli.
• Entender y analizar las ecuaciones
diferenciales que definen el movimiento de
los fluidos y las ecuaciones de Navier-Stokes.
¿Qué sabes?
• ¿Cuál es la diferencia entre los enfoques Euleriano
y Lagrangiano para la mecánica de fluidos?
• ¿De qué depende la eficiencia de un sistema de
flujo de fluidos?
• ¿Cómo se diseña un sistema que transporta una
cantidad de fluido desde un punto a otro?
• ¿Cómo se interpreta un campo de flujo en el
análisis del vuelo de un helicóptero?
• ¿Es posible aplicar las leyes del movimiento de
Newton a los fluidos?
• ¿Cómo influye la viscosidad en el análisis del
movimiento de un fluido?
• ¿Qué principios se utilizan para diseñar un
sistema de aire acondicionado?
Situación de aprendizaje
Es seguro que en casi todos los lugares donde
convivimos los seres humanos se cuente con un
sistema de suministro y distribución de agua
(véase figura 4.1); en la casa, la escuela, el trabajo,
los centros comerciales, etcétera, ya que, sin
lugar a dudas, el agua es indispensable para vivir.