Conceptos básicos Del Flujo De Fluidos

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2do Semestre de 2012. CATEDRATICO: ING LUIS SANDOVAL 1

CONCEPTOS BÁSICOS DE FLUJO DE FLUIDOS

CAUDAL (Q):

Es la medida de la velocidad de flujo de fluido en un conducto definido, ejemplo tuberías,

canales abiertos, rios, etc. Se clasifica en:

Caudal Volumétrico: velocidad de flujo de volumen (m3/s, gal/min, lt/s, etc)

Caudal Másico: velocidad de flujo de masa (kg/s, slug/min, etc)

Caudal De Peso: velocidad de flujo en peso o fuerza (N/s, lb/s, etc)

El caudal (volumétrico) de líquido que atraviesa la sección A en un tiempo Δt puede ser expresado

como el producto entre la velocidad (rapidez V) por la sección o área A que atraviesa.

La forma que toma el principio de conservación de la masa en un fluido en movimiento en régimen

permanente, unidimensional, incompresible, irrotacional y no viscoso , es decir, de un fluido ideal,

es la Ecuación de Continuidad.

ECUACION DE CONTINUIDAD

Como no puede haber paso de fluido a través del tubo de

corriente y además si no hay fuentes ni sumideros dentro

del tubo, el caudal volumétrico ( Q) a la entrada y

salida del tubo es el mismo, luego se tiene que:

A1*V1 = A2*V2

El producto A.V es constante

Esto significa que para un caudal determinado, la rapidez con que se desplaza el líquido es mayor

en las secciones más pequeñas. Sección y velocidad son inversamente proporcionales.

De acuerdo con la ecuación de continuidad para flujo incompresible

Qentrante = Qsaliente

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    





V C s s s e e e d V C v dA v dA

t

 ( . .)   . .

*

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Por el dispositivo de la figura 3 circula aceite (G.S.=0.8) en “1” la velocidad es

de 8m/seg, en “2” es de 6.5 m/seg y por la sección “3” sale un caudal másico de

200 kgm/seg. Determinar el diámetro de la sección “2”. ¿En cuántos minutos

llenará el caudal de la sección “2” un tanque de 75000 galones de capacidad?

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ECUACIÓN DE LA ENERGIA

El principio de Bernoulli, también denominado ecuación de Bernoulli, describe el

comportamiento de un fluido moviéndose a lo largo de un conducto o tuberia. Fue expuesto por

Daniel Bernoulli en su obra Hidrodinámica (1738) y expresa que en un fluido perfecto (sin

viscosidad ni rozamiento) en régimen de circulación por un conducto cerrado, la energía que posee

el fluido permanece constante a lo largo de su recorrido. La energía de un fluido en cualquier

momento consta de tres componentes:

1.- Potencial gravitacional: Es la energía debido a la altitud que un fluido posea.

2.- Cinética: Es la energía debida a la velocidad que posea el fluido.

3.- De Presion: Es la energía que un fluido contiene debido a la presión que posee.

La siguiente ecuación conocida como "Ecuación de Bernoulli" consta de estos mismos términos.

cons te

g

Z P V tan

2

2

  



donde:

 V = velocidad del fluido en la sección considerada.

 g = aceleración de la gravedad

 Z= altura geométrica en la dirección de la gravedad

 P = presión a lo largo de la línea de corriente

 γ = peso especifico del fluidoEnergía potencial. Debido a su elevación, la energía potencial del

elemento con respecto de algún nivel de referencia es:

PE = mgz = wz

En la que w es el peso del elemento.

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Energía cinética. Debido a su velocidad, la energía cinética del elemento es:

KE = mv2/2 = w*v2/2g

Energía de flujo. En ocasiones conocida como energía de presión o trabajo de flujo, ésta representa la

cantidad de trabajo necesario para mover el elemento de fluido a través de una cierta sección en contra de la

presión p. La energía de flujo se abrevia FE (Flow Energy) y se calcula a partir de la ecuación:

FE = wp/γ

Esta ecuación puede ser derivada de la manera siguiente. En la figura se muestra el elemento de fluido en el

conducto que se traslada a través de una sección. La fuerza que actúa sobre el elemento es pA, en la que p

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