Post on 21-Feb-2017
"Sería posible describir todo científicamente, pero no
tendría ningún sentido; carecería de significado el que
usted describiera a la sinfonía de Beethoven como una
variación de la presión de la onda auditiva."
Albert Einstein
FLUIDOS DINÁMICOS
Autores:
1) Alegría Morales Carlos Daniel
2) García Carrera Diana
3) Lupiàn Ugalde Valeria
4) Reséndiz Badillo Ramiro
ENERGÍA RENOVABLES (Área. Energías Solar)
Prof. ING. Sandra Soto Álvarez
17 de
Agosto de 2016
Fluidodinámica
La dinámica defluidos estudialos fluidos enmovimiento y esuna de las ramasmás complejasde la mecánica.
El movimiento de un fluido real es muy complejo. Para simplificar su descripción consideraremos el comportamiento de un fluido ideal cuyas características son las
siguientes:
Pero…..
Fluido no viscoso
Se desprecia la fricción interna
entre las distintas partes del fluido.
Flujo estacionario
La velocidad del
fluido en un punto es
constante con el
tiempo.
Fluido incompresible
La densidad del
fluido permanece
constante con el
tiempo.
Fluido turbulento
Es el que mas se presenta en
la practica de ingeniería.
En este tipo de flujo las
partículas del fluido se
mueven en trayectorias
erráticas.
No presenta torbellinos, es
decir, no hay momento
angular del fluido respecto
de cualquier punto.
Flujo irrotacional
Fluido viscoso
Propiedad de los fluidos que se
refiera el grado de fricción interna; se
asocia con la resistencia que
presentan dos capas adyacentes
moviéndose dentro del fluido. Debido a
esta propiedad parte de la energía
cinética del fluido se convierte en
energía interna.
Flujo Newtoniano
Es aquél cuya
viscosidad varía con la
temperatura y presión,
pero no con la variación
de la velocidad.
Flujo NO Newtoniano
Es aquél cuya
viscosidad varía
con la temperatura
y presión, pero no
con la variación de
la velocidad.
Para empezar con mas detalle del
estudio de fluidos dinámicos tenernos
que saber los siguiente conceptos:
INTRODUCCIÓN AL ESTUDIO DEL FLUJO EN
TUBERÍA
El golpe de ariete se origina
debido a que el fluido es
ligeramente elástico.
En consecuencia, cuando se
cierra bruscamente
una válvula o un grifo instalado
en el extremo de una tubería de
cierta longitud, las partículas de
fluido que se han detenido son
empujadas por las que vienen
inmediatamente detrás y que
siguen aún en movimiento.
¿QUÉ ES GOLPE DE ARIETE?
La sobrepresión generada puede llegar entre más de 60 y 100 veces la presiónnormal de la tubería.
La fuerza del golpe de ariete es directamente proporcional a la longitud delconducto, ya que las ondas de sobrepresión se cargarán de más energía, einversamente proporcional al tiempo durante el cual se cierra la llave: cuantomenos dura el cierre, más fuerte será el golpe.
Consecuencias
Si el cierre o apertura de la válvula es brusco, es decir, si el tiempo de
cierre es menor que el tiempo que tarda la onda en recorrer la tubería ida y
vuelta, la sobrepresión máxima se calcula como:
Modelo matemático del golpe de ariete
A su vez, la velocidad de la onda se calcula como:
Modelo matemático del golpe de ariete
Módulo de elasticidad (módulo de Young) de la tubería
Módulo elástico del fluido óMódulo de Bulk
La cavitación es un fenómeno físico, mediante el cual unlíquido, en determinadas condiciones, pasa a estado gaseosoy unos instantes después pasa nuevamente a estado líquido.
Este fenómeno tiene dos fases:
1. Cambio de estado líquido a estado gaseoso.
2. Cambio de estado gaseoso a estado líquido.
¿Qué es la cavitación?
La cavitación es un fenómeno muy
frecuente en sistemas hidráulicos
donde se dan cambios bruscos de
la velocidad del líquido.
¿Cuándo puede haber cavitación?
En partes móviles:
Álabes de turbinas Rodetes de bombas Hélices de barcos
En partes no móviles:
Estrangulamientos bruscos
Regulación mediante orificios
En válvulas reguladoras
EJEMPLOS
¿Cuáles son los efectos de la cavitación?
EFECTOS
Ruidos y golpeteos. Vibraciones. Erosiones del material (daños debidos a la cavitación).
Curva de la presión de vapor
Curva de la presión de vapor
Para comprender porque razón la presióndel agua en el puntode estrangulamientode una válvula llega aser menor que lapresión de vapor setienen que tenervarios factores encuenta por lo cual seexplicará en lasiguiente figura.
Ejemplo
¿Qué es
Principio de
continuidad?
Es la expresión del principio de conservación de la masa líquida (en ausencia de
manantiales y sumideros) ⇒ el flujo de masa que pasa a través de una
superficie cerrada S debe ser igual a la disminución, por unidad de
tiempo, de la masa de fluido contenido en su interior.
La ecuación de continuidad
no es más que un caso
particular del principio de
conservación de la masa. Se
basa en que el caudal (Q)
del fluido ha de permanecer
constante a lo largo de toda
la conducción.
Principio de continuidad
Recuerda que CAUDAL es:
caudal es la cantidad de
fluido que circula a través
de una sección del ducto
(tubería, cañería,
oleoducto, río, canal,...)
por unidad de tiempo.
Ósea:
ECUACIÓN CONTINUA
Es aquella que determina un valor en
función de otro.
la ecuación se representa así;
Q=A1V
1=A
2V
2
Donde :Q= caudal m³/s
A= área transversal del tubo de corriente o conducto m²V= velocidad m/s
La ecuación de continuidad parte de las bases
ideales siguientes:
1 El fluido es incompresible. ES DECIR LA DENSIDAD ES CONSTANTE
4
3
2
5
6
La temperatura del fluido no cambia.
El flujo es continuo, es decir su velocidad y presión no dependen del tiempo.
El flujo es laminar. (Velocidad constante con el tiempo.)
No existe rotación dentro de la masa del fluido, es un flujo irrotacional. (no hay momento angular).
No existen pérdidas por rozamiento en el fluido, es decir no hay viscosidad. (no hay resistencia entre
capas adyacentes del fluido que se mueven una respecto a la otra).
Principio de Bernoulli
También denominado ecuación
de Bernoulli o trinomio de Bernoulli, describe el comportamiento de un fluido moviéndose a lo largo de una corriente
de agua.
HistoricidadDaniel Bernoulli
(Groninga, 8 de febrero de 1700 - Basilea, 17 de marzo de 1782) fue
un matemático, estadístico, físico y médico neerlandés-suizo. Destacó no sólo en matemática pura, sino también en las
llamadas aplicadas, principalmente estadística y probabilidad. Hizo importantes
contribuciones en hidrodinámica y elasticidad.
En 1738 publicó su obra Hydrodynamica,en la que expone lo que más tarde seríaconocido como el Principio de Bernoulli,que describe el comportamiento de unfluido al moverse a lo largo de unconducto cerrado. Daniel también hizoimportantes contribuciones a la teoría deprobabilidades.
Fundamentos de la Ecuación de Bernoulli
La energía de un fluido en cualquier momentoconsta de tres componentes:
• cinética: es la energía debida a la velocidadque posea el fluido;
• potencial o gravitacional: es la energíadebido a la altitud que un fluido posea;
• energía de presión: es la energía que unfluido contiene debido a la presión que posee.
Explicación técnica
Ecuación de Bernoulli
Ecuación de Darcy-Weisbach
Es una ecuación empírica querelaciona la pérdida de cargahidráulica (o pérdida depresión) debido a la fricción alo largo de una tubería dadacon la velocidad media delflujo del fluido.
Fórmula en función del caudal
Que crees?campeón
GraciasFisicoquímicaAgosto 2016