Resumen Transferancia de Momentum PDF

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Resumen primeros temas de Transferencia de Momentum...

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Unidad 2. Transferencia de Momentum. 2.1 Mecanismos de transferencia de momentum (cantidad de movimiento). Flujo viscoso (transporte viscoso). Vamos a considerar que tenemos un lámina sólida de contacto con un líquido en reposo (t=0). En un instante dado comienza a moverse dicha lámina a velocidad constante v, las moléculas de líquido adherido a ella también se moverán y éstas a su vez jalarán lentamente a la segunda capa de moléculas de líquido ejerciendo entre ambas capas adyacentes un desplazamiento y un esfuerzo cortante. Esta segunda capa arrastrará a su vez a la siguiente y así sucesivamente, haciendo que la existencia del moviente en la frontera se sienta a distancias cada vez mayores. Así se generará un perfil de velocidad en función del tiempo. El efecto de este fenómeno hará que zonas del fluido que estaba en reposo ya estén en movimiento, lo que provoca que ahora tengan algo que antes no tenían cantidad de movimiento mv (momentum), que solo puede provenir de la superficie sólida. Arrastre (drag): Es cuando parte del momentum de un fluido se transfiere por convección a un objeto, convirtiéndose en una fuerza que actúa sobre el objeto en la misma dirección del movimiento del fluido. Sustentación (lift): Como en el caso del arrastre, el momentum del fluido se transfiere a un objeto, pero ejerce una fuerza perpendicular a la dirección del movimiento del fluido. 2.2 Ley de Newton de la viscosidad. Considerando de nuevo el flujo entre dos placas. Luego de un cierto periodo de tiempo el perfil alcanza su estado final estacionario. Una vez alcanzado dicho estado de movimiento es preciso aplicar una fuerza Fx constante para conservar el movimiento de la lámina inferior. Esta fuerza claramente depende de la velocidad V, de la naturaleza del fluido, de la distancia entre las placas (b) y del área de contacto S de las mismas con el líquido. Para este caso especial viene dada por:

Es decir, que la fuerza por unidad de área es proporcional a la disminución de la velocidad con la distancia z. El coeficiente de proporcionalidad μ se denomina viscosidad del fluido. Usando deltas se puede escribir:

Donde la pendiente de la curva vx contra z es Δvx/Δz. Al tomar el límite cuando z tiende a 0 se aproxima a la verdadera pendiente en z, la que está dada por la derivada parcial ∂vx/∂z. La ecuación básica resultante para el transporte de impulso unidireccional inestable es:

Donde zx es el esfuerzo cortante que se ejerce en la dirección x sobre la superficie de un fluido situada a una distancia z, por el fluido existente en la región donde z es menor. Los fluidos que obedecen la ley de Viscosidad e Newton, se llaman fluidos newtonianos, en ellos existe una relación lineal entre el esfuerzo cortante y el gradiente de velocidad, esto significa que la viscosidad es constante e independiente de la velocidad cortante. En fluidos no newtonianos la relación del esfuerzo cortante y la velocidad de corte no es lineal, es decir la viscosidad no permanece constante sino que está en función de la velocidad cortante....