Operaciones mecánicas en la Operaciones mecánicas en la Ingenieria AgroindustrialIngenieria Agroindustrial

IV UNIDAD: Fundamentos de sólidos en movimiento.

4.1.1 Fuerzas que actúan sobre partículas en fluidos en movimiento.

4.1.2 Resistencia hidráulica de una partícula.

4.1.3 Coeficiente de arrastre o fricción.

Ing. Sandra Blandón Navarro

4.1.1 Fuerzas que actúan sobre partículas en fluidos en movimiento.

La fuerza que un fluido ejerce sobre un cuerpo inmóvil al que contornea se denomina fuerza de arrastre y es equivalente a la fuerza de resistencia que el fluido ofrece a un cuerpo en movimiento, y puede desarrollarse matemáticamente usando el concepto desarrollado por Newton:

FD= CD A ρ U2

2

4.1.1 Fuerzas que actúan sobre partículas en fluidos en movimiento.

U=cte

Ug

4.1.1 Fuerzas que actúan sobre partículas en fluidos en movimiento.

Para cuerpos esféricos:

A= π Dp2

4

Una aplicación sencilla del análisis dimensional demuestra que CD depende de la forma del cuerpo inmerso en el fluido y del criterio de Reynolds.

UDpRe

Coeficiente de arrastre

El arrastre tiene una componente que se origina en las diferencias de presión (arrastre de presión o forma) y otra que resulta de las tensiones cortantes (arrastre viscoso).

Correlaciones obtenidas experimentalmente para el coeficiente de arrastre en función del

criterio de Reynolds.

Del Perry

Ejemplo 1

Calcúlese la fuerza que ejercerá una corriente de agua a 25ºC que contornea un dispositivo esférico sumergido en ella y fijado en su posición por medio de un cable. El diámetro del dispositivo esférico es de 0.5 m y la velocidad del agua de la corriente es de 2.5 m/s.

Ejemplo 2

Para el proyecto de instalación y montaje de columnas de destilación altas instaladas a la intemperie, los constructores deben de tomar en cuenta la fuerza que los vientos máximos pueden ejercer sobre ellas, con el fin de realizar el cálculo correcto de los fundamentos y anclajes. Si en una zona de nuestro país las estadísticas muestran vientos máximos de 180 km/h durante temporada ciclónica, calcúlese la fuerza que estos ejercerán sobre la columna de forma cilíndrica de 3 m de diámetro por 30 de altura. Suponga que la presión atmosférica es de 740 mm de Hg y la temperatura del aire es de 25oC con un 100% de humedad.

Preguntas

Orientaciones para el estudio independiente

Links de interés

http://profesores.elo.utfsm.cl/~agv/elo323/2s06/projects/GerardoAlvarez/proyecto_final.html

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/dinamica/stokes1/stokes1.htm