Ecuación de continuidad del flujo incompresible
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Ecuación de continuidad pdf
Una ecuación de continuidad o ecuación de transporte es una ecuación que describe el transporte de alguna cantidad. Es particularmente simple y poderosa cuando se aplica a una cantidad conservada, pero se puede generalizar para aplicarla a cualquier cantidad extensa. Dado que la masa, la energía, el momento, la carga eléctrica y otras cantidades naturales se conservan en sus respectivas condiciones apropiadas, se pueden describir diversos fenómenos físicos mediante ecuaciones de continuidad.
Las ecuaciones de continuidad son una forma más fuerte y local de las leyes de conservación. Por ejemplo, una versión débil de la ley de conservación de la energía afirma que ésta no puede crearse ni destruirse, es decir, que la cantidad total de energía en el universo es fija. Esta afirmación no excluye la posibilidad de que una cantidad de energía desaparezca de un punto y aparezca simultáneamente en otro. Una afirmación más contundente es que la energía se conserva localmente: la energía no puede crearse ni destruirse, ni puede “teletransportarse” de un lugar a otro; sólo puede moverse mediante un flujo continuo. Una ecuación de continuidad es la forma matemática de expresar este tipo de afirmación. Por ejemplo, la ecuación de continuidad de la carga eléctrica establece que la cantidad de carga eléctrica en cualquier volumen de espacio sólo puede cambiar por la cantidad de corriente eléctrica que fluye hacia o desde ese volumen a través de sus límites.
Derivación de la ecuación de continuidad
Esta página proporciona el capítulo sobre la ecuación de continuidad del “DOE Fundamentals Handbook: Thermodynamics, Heat Transfer, and Fluid Flow,” DOE-HDBK-1012/3-92, U.S. Department of Energy, June 1992.
Entender las cantidades medidas por el caudal volumétrico y el caudal másico es crucial para entender otros temas de flujo de fluidos. La ecuación de continuidad expresa la relación entre los caudales másicos en diferentes puntos de un sistema de fluidos en condiciones de flujo estacionario.
El flujo de fluidos es una parte importante de la mayoría de los procesos industriales, especialmente los que implican la transferencia de calor. Con frecuencia, cuando se desea eliminar el calor del punto en el que se genera, algún tipo de fluido interviene en el proceso de transferencia de calor. Ejemplos de ello son el agua de refrigeración que circula por un motor de gasolina o diésel, el flujo de aire que pasa por los bobinados de un motor y el flujo de agua que atraviesa el núcleo de un reactor nuclear. Los sistemas de flujo de fluidos también se utilizan habitualmente para proporcionar lubricación.
Ecuación de continuidad en mecánica de fluidos
La ecuación de continuidad es importante para describir el movimiento de los fluidos al pasar de un tubo de mayor diámetro a otro de menor diámetro. Es fundamental tener en cuenta que el fluido tiene que tener una densidad constante, además de ser incompresible. Esto se puede relacionar con el cuerpo de varias maneras, pero hay que tener cuidado. Este concepto es importante cuando se trata de las arterias, que se dividen en capilares y luego se unen para formar las venas. Esta ecuación es útil para calcular la velocidad de la sangre en su recorrido por los vasos. Sin embargo, los vasos son estructuras elásticas, por lo que la ecuación debe aplicarse con precaución y hay que tener en cuenta otros factores. Entre ellos, el grado de elasticidad de los vasos y la variación de sus diámetros.
el caudal describe el volumen de fluido que pasa por un punto determinado por unidad de tiempo (como cuántos litros de agua por minuto salen de una tubería). A es el área de la sección transversal de la tubería en cualquier punto, v es la velocidad media del flujo en ese punto. Las unidades suelen ser mililitros por segundo.