Fundamentos de Mecánica de Fluidos: Sistemas, Descripciones y Clasificación de Flujos

Sistemas de referencia

Los sistemas de referencia son necesarios siempre que queramos estudiar el movimiento de un fluido. Se clasifican en:

• Inerciales: Son aquellos en los cuales el sistema de referencia es fijo (ligado a tierra) o se desplaza con velocidad constante. En estos se cumplen las leyes de Newton.
• No inerciales: Son aquellos en los que el sistema de referencia es móvil (ligado al cuerpo) y puede tener aceleración. En este caso, es necesario considerar las fuerzas de carácter inercial y no se cumplen las leyes de Newton.

Primer principio de Newton

Si sobre un cuerpo no actúa ninguna fuerza, o si la resultante de estas es nula, el cuerpo permanece en reposo o con movimiento rectilíneo uniforme (aceleración a = 0).

Descripción Lagrangiana y descripción Euleriana

• Descripción Lagrangiana: Consiste en individualizar cada partícula fluida y estudiar su movimiento en función del tiempo de forma independiente: r(V, t).
• Descripción Euleriana: Consiste en especificar el campo fluido en puntos fijos del espacio en distintos instantes de tiempo. Es decir, describe lo que ocurre en cada partícula en un instante y posición determinada: v = v(x, t), dependiendo tanto del tiempo como de la posición.

Tipos de flujo

Los flujos pueden clasificarse según diversas propiedades:

• Externo o interno.
• Compresible o incompresible.
• No viscoso o viscoso: Donde se puede particularizar en laminar o turbulento.

Definiciones de régimen

• Laminar: No hay mezcla microscópica de capas adyacentes. El movimiento del flujo es continuo en capas o láminas.
• Turbulento: Se caracteriza por movimientos tridimensionales, caóticos y desordenados, donde las trayectorias se entrecruzan permanentemente con gran intercambio de cantidad de movimiento, provocando una mayor homogeneización.

Movimientos estacionarios y uniformes

• Estacionario: Es aquel en el que las magnitudes fluidas no cambian con el tiempo. Será no estacionario o transitorio cuando las magnitudes fluidas sí dependan del tiempo. Nota: Un movimiento es estacionario si, al comparar dos instantes distintos, los perfiles de velocidades no varían.
• Uniforme: Es aquel en el que las magnitudes fluidas no varían respecto del espacio para todos los puntos del campo fluido o región considerada.