Efecto Magnus / Rotor Flettner

Turbomáquinas

Sustentación y Arrastre

Análisis Dimensional

Tubo de Pitot y tubo de Prandtl

Cavitación

Efecto Venturi

Número de Froude

El número de Froude es adimensional, relaciona las fuerzas de inercia y gravedad.

Tuberías en serie y en paralelo

Tuberías en serie:

• El caudal es constante, debido a que todo el fluido entrante debe ser igual al saliente.
• Las pérdida total, es igual a la sumatoria de las pérdidas en cada tramo, dado que el fluido recorre todos los tramos.

Tuberías en paralelo:

• El caudal entrante es igual al saliente e igual a la sumatoria de los caudales de las ramas medias, debido a que todo el fluido entrante debe ser igual al saliente.
• Las pérdida total, es igual a la pérdida en cada ramal, es decir, que todos los ramales deben tener igual pérdida, lo que varía es el caudal circulante en cada tramo.

Se destaca la similitud con las Leyes_de_Kirchhoff  para circuitos en serie y en paralelo, siendo interesante la analogía de un circuito con una tubería, y siendo ambos casos aplicados a campos de fuerzas, existiendo diferencias de potencial energético, resistencia al pasaje y corriente circulante.

Se define como circuito más capaz, al que a un mismo caudal genera menor pérdida.

Para el cálculo de pérdidas se utiliza el método analítico o gráfico, teniendo en cuenta las ecuaciones de Hazen-Williams, Darcy (pérdida global), pérdida local y ecuación de caudal en función de la velocidad y el área, que pueden encontrar en el apartado de fórmulas.

Golpe de Ariete / Pulso de Zhukowski

El golpe de ariete, también llamado "Pulso de Zhukowski", es un fenómeno que se da en régimen transitorio (escurrimiento impermanente) de carácter ondulatorio, que genera solicitaciones en el conducto y accesorios, dada una sobrepresión inducida, que puede conllevar daños de toda gravedad pudiendo llegar incluso a la falla.
Para ejemplificar se tomará el caso de un escurrimiento en una tubería con una llave de paso.

1. El fluido discurre normalmente a través de la tubería.
2. Se produce el cierre intempestivo de la válvula, en un tiempo tendiente a cero.
3. El fluido cercano a la válvula sufre una "compresión" dada por el que viene tras él y encuentra el fluido en reposo (similar a un choque en cadena). 
4. Dada la imposibilidad del agua a sufrir compresión (fluido incompresible) se produce un esfuerzo estructural en la cañería.
5. Debido a la elasticidad de la cañería y su intento por recobrar su forma, sumado al rebote por el choque contra la válvula se produce un flujo inverso de agua, es decir, el agua corre en el sentido opuesto, descargando la tensión producida en la tubería.
6. Luego, este escurrimiento inverso, produce un efecto de succión sobre la tubería, lo que provoca una presión de signo contrario y una solicitación estructural en la tubería, la que intenta volver a su forma original y obliga al fluido a retornar tomando el curso inicial que había tenido este.
7. Este proceso se repite iterativamente, "sinusoidalmente amortiguado" por la pérdida de energía que sufre el fluido, hasta estabilizarse. Generalmente, si no se tiene previsto, suele ser un proceso largo, por lo que es más probable que falle al tubería antes de ver el fluido estabilizado.

A continuación unas imágenes ilustrativas:

Para evitar el golpe de ariete debe realizarse el cálculo del tiempo de cierre, esto es, que velocidad de cierre debe tener una válvula o dispositivo para evitar que se produzca el golpe de ariete. Existen también artilugios y dispositivos mitigadores del golpe de ariete, que modifican la magnitud de algunos factores del la ecuación de tiempo de cierre o bien absorben los esfuerzos del fenómeno.

Dispositivos:


Para realizar los cálculos se utilizan las fórmulas de  tiempo de cierre (Allievi, Michaud), y la de celeridad, que pueden encontrar en el apartado de fórmulas



Otro apunte adicional: LINK

Ecuación de Bernoulli

La ecuación de Bernoulli, también llamado "Principio de Bernoulli", supone en un principio la inexistencia de perdidas locales y globales, haciendo una igualdad directa entre energía aguas arriba y energía aguas abajo:

Es decir que la altura hidráulica aguas arriba y aguas abajo debería ser la misma. Esto se da compensando los parámetros de la manera apropiada.

Si bien el resultado de esta igualdad no es del todo errado, induce un error por no considerar las pérdidas locales y globales. Para minimizar el error se plantea la siguiente ecuación:



Donde se plantea un término para las diferencias de energía por pérdidas y por ingreso o sustracción de energía al sistema.

Paradoja de Pascal y Vasos comunicantes

Pascal plantea el teorema de isotropia del agua, demostrando que la presión hidrostática en todas las direcciones es idéntica.
Como corolario, las presiones a ambos lados de un circuito de dos pistones son iguales, y su dimensión es el cociente de la fuerza aplicada y el área de aplicación. Este es el llamado principio de pascal





Clairaut relaciona la presión con la densidad del líquido, la gravedad y la profundidad

Ecuación fundamental de la hidrostática



De estas dos leyes se deducen el principio de vasos comunicantes y la paradoja de pascal

Lagrange VS Euler

Lagrange:

Lagrange propone una visión en la cual se ubica en la partícula de fluido y viaja por la trayectoria de la misma, ubicando sus ejes de referencia sobre ella.

Linea de trayectoria: recorrido que realiza una partícula a través de un flujo.

Linea de corriente: Sucesivos vectores velocidad en cada punto del recorrido de la partícula a través del flujo.

Euler:

Euler propone un volumen de control por el cual pasa un flujo (imaginarse una tubería virtual de dimensiones finitas). Se basa en un método energetico de conservación de masa y energía para realizar cálculos.

Número de Reynolds

Número de Reynolds:

Constante adimensional que relaciona fuerzas inerciales con fuerzas viscosas, (en nuestro caso el diámetro de la tubería con la velocidad y la viscosidad cinemática). Nos da una idea de como se comporta el fluido y las características de su trayectoria.
Reynolds descubre que existen diferentes tipos de regímenes de comportamiento del fluido, mediante el uso de tinta en una corriente de agua. Lo que sucede es que se ponen de manifiesto "lineas de corriente", en las cuales se puede observar una gran diferencia entre un régimen laminar (Menor pérdida y Re<2000) y turbulento(Mayor pérdida y Re> 4000). Flujo de transición (2000>Re>4000).