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MECANICA DE FLUIDOS APLICADA A LA INGENIERIA AMBIENTAL

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Andrea Toribio

on 10 July 2014

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MECANICA DE FLUIDOS APLICADA A LA INGENIERIA AMBIENTAL
INTRODUCCION:
La mecánica de fluidos se ha ensanchado y se ocupa cada vez más de la calidad del agua y varios otros temas ambientales, que proporciona la base para los procesos de transporte de calor, masa y cantidad de movimiento en el ambiente.
1 . PROCESOS DE TRANSPORTE DE FLUIDO
OBJETIVO:
Proporcionar el fundamento físico
del transporte de masa, calor y cantidad de movimiento en el ambiente.
Las relaciones constitutivas
describen las propiedades macroscópicas del movimiento
de un fluido.
Ejemplos: la Ley de Newton de viscosidad, y la ley de Fourier
de la transferencia
de calor
Transporte de cantidad de movimiento:
La ley de Newton de viscosidad se considera porque ilustra la analogía entre el transporte de masa y energía.
Transporte de masa
Siempre que exista una diferencia de concentración de dos o más sustancias en una mezcla de fluidos, sucederá un transporte, o una difusión de masa.

La concentración molecular :
Transporte de calor:
El flujo de cantidad de movimiento Mxy se mueve en la dirección del gradiente de velocidad negativo, y equivale al esfuerzo cortante en el fluido:



Es la transferencia de energía
provocada por una diferencia
de temperatura.
conducción:
Consecuencia de colisiones
entre las moléculas
convección:
transporte de calor en la
presencia de un fluido en
movimiento
radiación
transporte de calor que
sucede mediante ondas electromagnéticas
Modos básicos de
transporte de calor
Los tres se producen
en el ambiente ...
Distribución de temperatura de dos placas fijas paralelas.
Forma unidimensional de la ley de Fourier, y es válida tanto para transferencia continua como discontinua.
La constante de proporcionalidad K se define como la conductividad térmica.
Ci = ni/V
2. ECUACIONES FUNDAMENTALES
DE TRANSPORTE DE
MASA Y CALOR:
FORMULACION PARA CONTROL DE VOLUMEN:
PROCESOS DE GENERA-
CIÓN Y DEGRADACIÓN:
El flujo de la sustancia, J, a través del volumen de control no cambia la estructura molecular de la sustancia, en esta sección se presenta atención a procesos en los cuales una sustancia se transforma en otras sustancias mediantes reacciones química y biológicas.
TRANSPORTE DE DIFUSOR:
El transporte difusor se expresa en función de la componente de vectores de flujo que describe el transporte de masa neto a lo largo del eje x por área de sección transversal unitaria y por unidad de tiempo.
CONDICION LIMITE
Las ecuaciones de difusión relacionadas con la transferencia de masa o calor descrita en esta sección tienen que ser resueltas con las debidas consideraciones a las condiciones iniciales y limite.
TRANSPORTE ADVECTIVO Y DIFUSOR
El transporte de sustancias vía una difusión molecular es una fuente importante de movimiento a escala microscópica. La difusión molecular es extremadamente baja, así pues su importancia tiene significado solo a lo largo de distancia cortas o lo largo de escalas de tiempo largas.
Se derivó el teorema de transporte de Reynolds. La ley de la conservación de la masa de acumulación = entrada – salida + generación – degradación.
3. TRANSPORTE TURBULENTO
Difusión turbulenta:
El flujo turbulento a menudo se presenta como un proceso de difusión de gradiente, relacionando El flujo turbulento con una propiedad de flujo medio
Dispersion:
CANALES ABIERTOS:
Un canal abierto es un sistema que se encuentra en contacto con la atmósfera, también se dan en medios naturales como: un río, un arroyo, inundaciones y en medios artificiales o los creados por el hombre como: las canaletas, alcantarillas y vertederos.
LAGOS Y EMBALSES:
Son llamados también agua estancadas, con frecuencia se caracterizan por el movimiento del agua que es muy lento.
Las aguas estancadas por regla general están verticalmente estratificadas. Esto implica que la densidad del agua cambia con la profundidad de un lago o embalses.
EVALUACIÒN DE LOS COEFICIENTES DE TRANSPORTE EN EL AMBIENTE
Al dispersar gas en un líquido:
se debe alcanzar una transferencia de material lo más alta posible.
Ejemplos de aplicación típicos son hidrogenaciones o aireaciones de fermentadores.
La dispersión de partículas sólidas en un líquido:
se encuentra, por ejemplo, en la distribución de pigmentos en pinturas de dispersión y barnices. La incorporación de partículas sólidas en líquidos es más difícil cuanto más finas son las partículas y cuanto mayor es la tensión de la superficie del líquido.
La dispersión de dos líquidos inmiscibles:
es necesaria, por ejemplo, en la polimerización o en la producción de emulsiones.
Hidrometría
Diseño y usos de instrumentos utilizados en la laboratorio y en campo. Métodos de colección y análisis de datos.
Medición de parámetros como velocidad, caudal, nivel, temperatura, salinidad y transporte de sedimentos.

Hidráulica experimental y modelación física
Modelación de flujos tridimensionales, turbulentos y no permanentes mediante la utilización de equipos de laboratorio y modelos físicos a escala reducida.
Aplicación principal en el diseño de estructuras hidráulicas y sus efectos en el medio fluido y cause.

Hidráulica computacional
Modelación de procesos hidrodinámicos mediante el uso de modelos numéricos.
Aplicaciones en rotura de presas, flujo de mareas, dispersión de contaminantes.

Hidráulica ambiental
Estudia el trabajo del impacto de los trabajos de ingeniería en los ecosistemas naturales , calidad del agua y protección del medio ambiente
Administración de recursos hídricos
Planeamiento y administración del agua teniendo en cuenta los aspectos políticos legales, ambientales y de desarrollo sostenible. Solución de conflictos entre los usos del agua y los usuarios
Áreas de aplicación donde se presentan el tema de mecánica de los fluidos y la ingeniería ambiental
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