COMPETENCIAS Y HABILIDADES DESARROLLADAS

En una primera etapa de la elaboración del proyecto podemos contar con una amplia gama de conocimientos adquiridos referentes a cómo es el funcionamiento de los cuerpos al interior de los fluidos como lo es la fuerza de arrastre que es una fuerza que se produce a partir de un cuerpo que esta inmerso al interior de un fluido en donde a partir de la acción dinámica del movimiento del fluido se producen dichas fuerzas, por la acción que se produce entre el sólido y el fluido.

Fuerza de Arrastre

Esta es una fuerza mecánica que se opone al movimiento del cuerpo.

La formula general para la fuerza de arrastre esta dada por:

Donde C_d se denomina coeficiente de arrastre este depende de una serie de factores tales como: la forma del cuerpo, el material del cuerpo, la velocidad, es decir es una función del numero de Reynolds, por lo que se necesita hacer una distinción entre la fluctuación del numero de Reynolds dependiendo si el fluido es turbulento o laminar, la cual se explica mas adelante, _f es la densidad del medio, A es el área de la sección transversal al movimiento y v es la velocidad relativa que presenta el objeto con respecto al aire.
La fuerza de arrastre esta compuesta por una componente que se origina por las diferencias de presiones en el objeto debido a las velocidades locales (fuerza de forma) y por otra producida por las fuerzas de corte del fluido (fuerza de fricción).
Otro concepto que podemos incluir en nuestro análisis al momento de hablar de hablar de un fluido real que posee viscosidad es el concepto de: separación, estela y capa limite que están estrechamente relacionados. La capa límite es una capa de fluido muy delgada que está en contacto con una superficie sólida, dentro de la cual no se pueden despreciar los efectos viscosos. Es una capa de fluido cuya velocidad es afectada por la fuerza cortante en la frontera y está muy enlazada al momento de hablar de la aerodinámica de un cuerpo, ya que la viscosidad de los fluidos hace que en la zona de contacto con el objeto no haya deslizamiento, lo cual produce que tanto los gradientes de velocidad, como el esfuerzo tangencial sean máximos en estas zonas, haciendo que la velocidad de esta área se aproxima asintóticamente a la del flujo principal. Por esta razón en un cuerpo aerodinámico la capa es muy delgada corriente arriba, como también incide cuando se presentan diferencias entre superficies planas y rugosas, en donde las primeras presentan un espesor menor de la capa límite que en estas últimas.
La separación se produce gracias a la acción del gradiente de presiones sobre la superficie de los cuerpos en un flujo, éste deja de seguir el contorno del cuerpo en un determinado punto llamado punto de separación. Si consideramos una delgada capa de fluido en contacto con la pared de un cuerpo y completamente dentro de la capa límite, esta delgada capa es arrastrada por el empuje viscoso del fluido y es retardada por la fricción en la pared siendo esta modificada. Si la presión es favorable, es decir, si decrece en la dirección del flujo, la delgada capa continuará moviéndose hacia adelante. Pero la velocidad cerca de la pared es pequeña y si la presión crece en la dirección del flujo el momentum del fluido puede ser insuficiente para abrirse paso y esto podría detener completamente el fluido y pudiera incluso tener un retroceso a baja velocidad. Es así como el flujo puede despegarse de la superficie del cuerpo.

La separación produce una zona de gran turbulencia y una uniformidad de presiones al interior de la capa límite, que es la que se traduce en una resistencia de forma o la fuerza de forma. La estela se produce a raíz del fenómeno de separación de la capa límite, tanto la separación como la estela tienen gran importancia en la presión de arrastre sobre los cuerpos.
Si se disminuye la separación sobre un cuerpo la capa límite permanece delgada disminuyendo la presión de arrastre, con lo cual se hace mas aerodinámico el objeto en estudio.

Cuando hablamos de fluidos reales en donde no podemos despreciar los efectos de viscosidad debemos tener en cuenta la diferenciación entre un fluido laminar o turbulento al momento de estudiar el comportamiento de las fuerzas en dichos fluidos. Los fluidos laminares se refieren a flujos ordenados mediante capas o láminas, que hace que en general el flujo tenga valores medios de las propiedad que lo definen en el tiempo, se caracterizan por tener un bajo numero de Reynolds. Los flujos turbulentos poseen un escurrimiento desordenado al cual se le relacionan con un conjunto de remolinos que desordenan el flujo, tienen un elevado número de Reynolds, estos afectan en gran medida a la capa límite entre el fluido y el cuerpo proporcionándole un mayor espesor a la capa límite y con ello un aumento de la fuerza de arrastre.