Tipos de resistencia en dinámica de fluidos y aerodinámica: fricción, presión, inducida, onda, interferencia, forma y parasitaria. Mejora la eficiencia y el rendimiento.
7 Tipos de Resistencia en Dinámica de Fluidos y Aerodinámica
La dinámica de fluidos y la aerodinámica son ramas importantes de la ingeniería que se ocupan del comportamiento de los fluidos y gases en movimiento. Uno de los conceptos clave en estas disciplinas es la resistencia, que es la fuerza que se opone al movimiento a través de un fluido. A continuación, se describen siete tipos de resistencia que se encuentran comúnmente en estos campos.
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1. Resistencia por fricción
Es la resistencia causada por la fricción entre la superficie de un objeto y el fluido que lo rodea. Esta fricción depende del tipo de superficie y la viscosidad del fluido. Una fórmula común para la resistencia por fricción en un flujo laminar es:
Ffr = 6\pi r \eta v
donde r es el radio del objeto (para esferas), \eta es la viscosidad del fluido, y v es la velocidad relativa.
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2. Resistencia por presión
También conocida como resistencia de forma, es causada por la diferencia de presión entre la parte frontal y trasera de un objeto en movimiento. Este tipo de resistencia es más notable en objetos no aerodinámicos y se puede reducir diseñando formas más aerodinámicas.
La resistencia por presión puede expresarse como:
FD = \frac{1}{2} \rho v^2 CD A
donde \rho es la densidad del fluido, v es la velocidad del fluido, CD es el coeficiente de arrastre, y A es el área frontal del objeto.
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3. Resistencia inducida
Este tipo de resistencia aparece en objetos como las alas de los aviones, debido a la generación de sustentación. A medida que un ala genera sustentación, también crea vórtices en las puntas que inducen resistencia adicional.
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4. Resistencia por onda
Ocurre cuando un objeto se mueve a velocidades cercanas o superiores a la velocidad del sonido en el fluido, generando ondas de choque que causan resistencia adicional. Este fenómeno es especialmente importante en el diseño de aviones supersónicos y cohetes.
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5. Resistencia de interferencia
Ocurre cuando varios componentes de un sistema (como las partes de un avión) interactúan de manera que incrementan la resistencia global. La optimización de la configuración geométrica puede ayudar a minimizar este tipo de resistencia.
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6. Resistencia de forma
Relacionada con la resistencia por presión, este tipo se refiere específicamente a la forma general del objeto y cómo ésta afecta la separación de flujo y la creación de vórtices, que a su vez incrementan la resistencia.
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7. Resistencia parasitaria
Incluye todos aquellos tipos de resistencia que no contribuyen a la generación de sustentación o empuje en un sistema. Esto incluye resistencia de fricción en superficies innecesarias, resistencia de accesorios externos, y más.
Comprender estos diferentes tipos de resistencia es crucial para los ingenieros que trabajan en el diseño de vehículos, aviones, barcos, y cualquier otro sistema que interactúe con fluidos. Al reducir la resistencia, se puede mejorar la eficiencia energética y el rendimiento general del sistema.
