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BERNOULLI

Freddy Alberto Jiménez Vargas

Brandon José Duque Zuluaga

Cristian Jesús Manrique Vargas

Alberto Enrique Rivero Roca

Trabajo presentado en la asignatura laboratorio de mecánica de fluidos al ingeniero Camilo Osorio García

Universidad De La Costa CUC

Facultad De Ingenierías / Quinto Semestre

Barranquilla – Atlántico

2013

TABLA DE CONTENIDO

Introducción 3

Objetivos 4

Objetivo general 4

Objetivo específico 4

Marco teórico 5

Materiales y equipos

Montaje y procedimientos

Modelo matemático

Cálculos matemáticos

Análisis de resultados

Conclusiones

Bibliografía

INTRODUCCIÓN

La Mecánica de fluidos se ha desarrollado como una disciplina de análisis de la aplicación de la las leyes clásicas de la estática, la dinámica y la termodinámica, a situaciones en las que los fluidos pueden ser tratados como medios continuos. Las leyes particulares que participan son Las de la conservación de la masa, la energía y el impulso, en cada aplicación, estas leyes pueden simplificarse en un intento de describir cuantitativamente el comportamiento de los fluidos.

El módulo de servicio del banco hidráulico F1-10, proporciona las ayudas necesarias para el apoyo a una amplia gama de modelos hidráulicos, cada uno de ellos está diseñado para demostrar un aspecto particular de la teoría hidráulica.

El modelo hidráulico específico que nos interesa para este experimento es el aparado de demostración del Teorema de Bernoulli, F1-15. Esta consiste en una maquina clásica de Venturi de acrílico transparente. Una serie de tomas de pared permite la medición de la presión estática. Una sonda puede ser atravesada por el centro de la sección para obtener las lecturas de cabeza total.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Verificar la aplicabilidad del teorema de Bernoulli, a través de las mediciones de velocidad a lo largo de un conducto con sección transversal variable.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Medir caudales experimentalmente mediante el empleo del tubo Venturi.

Identificar otros métodos de medición de caudal para conductos cerrados.

Identificar la relación existente entre las cargas de presión, velocidad y posición de un flujo a través de un conducto cerrado con secciones variables.

Aplicar la ecuación de Bernoulli y la ecuación de continuidad.

Identificar las limitaciones de la ecuación de Bernoulli a través del cálculo de coeficientes de descarga.

MARCO TEÓRICO

Caudal

Es la cantidad de fluido que pasa en una unidad de tiempo. Normalmente se identifica con el flujo volumétrico o volumen que pasa por un área dada en la unidad de tiempo. Menos frecuentemente, se identifica con el flujo másico o masa que pasa por un área dada en la unidad de tiempo.

Velocidad de medición

La velocidad del flujo es medida por la medición del volumen del flujo, V, durante un período de tiempo, t. Esto da la tasa de flujo de volumen como:Q_v=V/t, que a su vez da la velocidad de flujo a través de un área definida, A, es decir.

v=Q_v/A

Fluido

Son aquellos cuerpos en estado líquido.

Presión

Es la magnitud que relaciona la fuerza con la superficie sobre la que actúa, es decir, equivale a la fuerza que actúa sobre la unidad de superficie.

Principio de Bernoulli

Esquema del Principio de Bernoulli.

El principio de Bernoulli, también denominado ecuación de Bernoulli o Trinomio de Bernoulli, describe el comportamiento de un fluido moviéndose a lo largo de una línea de corriente. Fue expuesto por Daniel Bernoulli en su obra Hidrodinámica (1738) y expresa que en un fluido ideal (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:

Cinético: es la energía debida a la velocidad que posea el fluido.

Potencial gravitacional: es la energía debido a la altitud que un fluido posea.

Energía de flujo: es la energía que un fluido contiene debido a la presión que posee.

Venturi

Un tubo de Venturi es un dispositivo inicialmente diseñado para medir la velocidad de un fluido aprovechando el efecto Venturi. Sin embargo, algunos se utilizan para acelerar la velocidad de un fluido obligándolo a atravesar un tubo estrecho en forma de cono.

Cronometro

Un cronómetro es un reloj de precisión que se emplea para medir fracciones de tiempo muy pequeñas. A diferencia de los relojes convencionales que se utilizan para medir los minutos y las horas que rigen el tiempo cotidiano, los cronómetros suelen usarse en competencias deportivas y en la industria para tener un registro de fracciones temporales más breves, como milésimas de segundo.

Regla

Instrumento delgado y plano graduado en centímetros y milímetros que sirve para medir y trazar líneas rectas.

Probeta graduada

Instrumento de laboratorio que se utiliza, sobre todo en análisis químico, para contener o medir volúmenes de líquidos de una forma aproximada. Es un recipiente cilíndrico de vidrio con una base ancha, que generalmente lleva en la parte superior un pico para verter el líquido con mayor facilidad.

Las probetas suelen ser graduadas, es decir, llevan grabada una escala (por la parte exterior) que permite medir un determinado volumen, aunque sin mucha exactitud.

MATERIALES Y EQUIPOS

El Banco Hidráulico F1-10, nos permite medir el flujo de volumen de recolección.

Equipo de prueba de Bernoulli F1-15

Un cronómetro para controlar el tiempo de medición de caudal (no suministrada)

Venturi Cronometro

Regla Probeta graduada

MONTAJE Y PROCEDIMIENTOS

Para la toma de lecturas piezométricas se registran los puntos que para ello tiene destinado el dispositivo. Igualmente, se reportan los diámetros de las secciones transversales en dichos puntos:

POSICION MANOMETRO DIAMETRO OBSERVACION

A h1 0.025 entrada

B h2 0.0139

C h3 0.0118

D h4 0.0107

E h5 0.01 garganta

Asegúrese que el equipo esté en posición horizontal.

Conecte la entrada del equipo al suministro de agua; cierre la válvula del banco y la válvula de control de caudal de aparato y encienda la bomba.

Abra la válvula del banco para permitir el paso del agua y así llenar el equipo de la prueba. El volumen máximo del flujo de caudal será determinado por la necesidad de tener las máximas (h1) y mínimas (h5), ambas lectura en la escala del manómetro.

Registre las alturas de cada tubo piezométrica y luego determine el caudal mediante método volumétrico.

Cierre gradualmente ambas válvulas para variar el caudal.

MODELO MATEMÁTICO

El procedimiento matemático asociado a la experiencia de laboratorio sugiere el uso de fórmulas establecidas para calcular

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