1.Plomeria
19
Instalador de Sistemas para Calentamiento de Agua por Energía Solar Térmica 1 Profesor: Téc.Sup. Quiroga, German A. (15)5421-0471 [email protected] Vasos Comunicantes Vasos comunicantes es el nombre que recibe un conjunto de recipientes comunicados por su parte inferior y que contienen un líquido homogéneo; se observa que cuando el líquido está en reposo alcanza el mismo nivel en todos los recipientes, sin influir la forma y volumen de éstos. Esta propiedad fue explicada por Simón Stevin. Cuando sumamos cierta cantidad de líquido adicional, éste se desplaza hasta alcanzar un nuevo nivel de equilibrio, el mismo en todos los recipientes. Sucede lo mismo cuando inclinamos los vasos; aunque cambie la posición de los vasos, el líquido siempre alcanza el mismo nivel. Esto se debe a que la presión atmosférica y la gravedad son constantes en cada recipiente, por lo tanto la presión hidrostática a una profundidad dada es siempre la misma, sin influir su geometría ni el tipo de líquido. Blaise Pascal demostró en el siglo XVII, el apoyo que se ejerce sobre un molde en un líquido, se transmite íntegramente y con la misma intensidad en todas direcciones (Principio de Pascal). Al menos desde la época de la Antigua Roma, se emplearon para salvar desniveles del terreno al canalizar agua con tuberías de plomo. El agua alcanzará el mismo nivel en los puntos elevados de la vaguada, actuando como los vasos comunicantes, aunque la profundidad máxima a salvar dependía de la capacidad del tubo para resistir la presión. En las ciudades se instalan los depósitos de agua potable en los lugares más elevados, para que las tuberías, funcionando como vasos comunicantes, distribuyan el agua a las plantas más altas de los edificios con suficiente presión. Las complejas fuentes del periodo barroco que adornaban jardines y ciudades, empleaban depósitos elevados y mediante tuberías como vasos comunicantes, impulsaban el agua con variados sistemas de surtidores. Las prensas hidráulicas se basan en este mismo principio y son muy utilizadas en diversos procesos industriales. T E O R Í A D E L O S VA S O S C O M U N I C A N T E S Galileo estableció los dos principios que la definen. Cuando echamos un mismo líquido dentro de diversos recipientes conectados entre sí, incluso si tienen distinta forma y tamaño, la altura que alcanza es la misma en todos ellos. En cambio, cuando los vasos comunicantes contienen fluidos diferentes que no se mezclan homogéneamente, la más densa llena el tubo de comunicación y las alturas del resto de los recipientes resultan inversamente proporcionales a las densidades de los líquidos
-
Upload
roberto-gaeta -
Category
Documents
-
view
3 -
download
2
Transcript of 1.Plomeria
Instalador de Sistemas para Calentamiento
de Agua por Energía Solar Térmica
1
Profesor: Téc.Sup. Quiroga, German A. (15)5421-0471 [email protected]
Vasos Comunicantes
Vasos comunicantes es el nombre que recibe un conjunto de recipientes comunicados por su parte inferior y que
contienen un líquido homogéneo; se observa que cuando el líquido está en reposo alcanza el mismo nivel en todos
los recipientes, sin influir la forma y volumen de éstos. Esta propiedad fue explicada por Simón Stevin.
Cuando sumamos cierta cantidad de líquido adicional, éste se desplaza hasta alcanzar un nuevo nivel de equilibrio, el
mismo en todos los recipientes. Sucede lo mismo cuando inclinamos los vasos; aunque cambie la posición de los
vasos, el líquido siempre alcanza el mismo nivel.
Esto se debe a que la presión atmosférica y la gravedad son constantes en cada recipiente, por lo tanto la presión
hidrostática a una profundidad dada es siempre la misma, sin influir su geometría ni el tipo de líquido. Blaise
Pascal demostró en el siglo XVII, el apoyo que se ejerce sobre un molde en un líquido, se transmite íntegramente y
con la misma intensidad en todas direcciones (Principio de Pascal).
Al menos desde la época de la Antigua Roma, se emplearon para salvar desniveles del terreno al canalizar agua con
tuberías de plomo. El agua alcanzará el mismo nivel en los puntos elevados de la vaguada, actuando como los vasos
comunicantes, aunque la profundidad máxima a salvar dependía de la capacidad del tubo para resistir la presión.
En las ciudades se instalan los depósitos de agua potable en los lugares más elevados, para que las tuberías,
funcionando como vasos comunicantes, distribuyan el agua a las plantas más altas de los edificios con suficiente
presión.
Las complejas fuentes del periodo barroco que adornaban jardines y ciudades, empleaban depósitos elevados y
mediante tuberías como vasos comunicantes, impulsaban el agua con variados sistemas de surtidores.
Las prensas hidráulicas se basan en este mismo principio y son muy utilizadas en diversos procesos industriales.
T E O R Í A D E L O S VA S O S C O M U N I C A N T E S
Galileo estableció los dos principios que la definen. Cuando echamos un mismo líquido dentro de diversos
recipientes conectados entre sí, incluso si tienen distinta forma y tamaño, la altura que alcanza es la misma en todos
ellos. En cambio, cuando los vasos comunicantes contienen fluidos diferentes que no se mezclan homogéneamente,
la más densa llena el tubo de comunicación y las alturas del resto de los recipientes resultan inversamente
proporcionales a las densidades de los líquidos
Instalador de Sistemas para Calentamiento
de Agua por Energía Solar Térmica
2
Profesor: Téc.Sup. Quiroga, German A. (15)5421-0471 [email protected]
Vasos Comunicantes, Aplicaciones
El principio de los vasos comunicantes se aplica de forma práctica en diferentes mecanismos de accionamiento
hidráulico. Las instalaciones municipales también aprovechan este principio para suministrar agua a las casas, ya que
el depósito de abastecimiento se sitúa a la misma altura que las viviendas. Para conseguir una fuente, la ubicación
del surtidor debe mantenerse bajo el nivel de agua subterránea de los terrenos. Además, los sifones tienen forma de
U, sirven para trasvasar líquidos y también se comportan en función de la teoría de los vasos comunicantes las
esclusas
Estos mecanismos, que se inventaron a finales del siglo XV en Europa, permiten salvar las diferencias de nivel de una
forma escalonada. La embarcación entra en la esclusa, donde se iguala el nivel con el del tramo por donde va a
continuar, que luego se abre.
Fluidos Un fluido es cualquier cosa que pueda derramarse si no está en un recipiente. Si lo puedes revolver con una cuchara,
o absorber con una pajita, entonces es un fluido. El agua es un fluido, y también lo es el aire. De hecho, todos los
líquidos y gases son fluidos. En el espacio, y dentro de las estrellas, hay un tipo de fluido llamado, calle a plasma.
Las moléculas de un sólido están unidas, pero en un fluido, las moléculas están libres y pueden pasar una junto a la
otra. De manera que si tuvieras manos muy pequeñas, podrías empujar a la molécula de un fluido en una dirección y
a otra en dirección opuesta, ambas se moverían en la dirección hacia donde las empujas.
La mayoría del universo está hecho de fluido, incluyendo a la atmósfera de la Tierra, a los océanos, planetas como
Júpiter, estrellas como el Sol, e inmensas nubes de gas y polvo espacial. Hasta las rocas pueden ser fluidos si están
suficientemente calientes, eso es justamente lo que sucede en el profundo interior de la Tierra.
Dinámica de fluidos, (también conocida como mecánica de fluidos), es la ciencia que estudia los movimientos de un
fluido. Al movimiento de los fluidos se le conoce como, fluir.
Un fluido es una sustancia o medio continuo que se deforma continuamente en el tiempo ante la aplicación de una
solicitación o tensión tangencial sin importar la magnitud de ésta. También se puede definir un fluido como aquella
sustancia que, debido a su poca cohesión intermolecular, carece de forma propia y adopta la forma del recipiente
que lo contiene.
La posición relativa de sus moléculas puede cambiar continuamente. Todos los fluidos son compresibles en cierto
grado. Tienen viscosidad. Dependiendo de su viscosidad fluyen a mayor o menor velocidad.
Mientras más viscoso fluye con menor velocidad, mientras menos viscoso fluye con mayor velocidad.Poseen una
densidad bastante alta.
Los fluidos se pueden clasificar de acuerdo a diferentes características que presentan en:
Instalador de Sistemas para Calentamiento
de Agua por Energía Solar Térmica
3
Profesor: Téc.Sup. Quiroga, German A. (15)5421-0471 [email protected]
Newtonianos
No newtonianos
Líquidos
Gases
Se llaman fluidos al conjunto de sustancias donde existe entre sus moléculas poca fuerza de atracción, cambiando su
forma, lo que ocasiona que la posición que toman sus moléculas varía, ante una fuerza aplicada sobre ellos, pues
justamente fluyen. Los líquidos toman la forma del recipiente que los aloja, manteniendo su propio volumen,
mientras que los gases carecen tanto de volumen como de forma propios. Las moléculas no cohesionadas se deslizan
en los líquidos, y se mueven con libertad en los gases. Los fluidos están conformados por los líquidos y los gases,
siendo los segundos mucho menos viscosos (casi fluidos ideales).
Propiedades
Las propiedades de un fluido son las que definen el comportamiento y características del mismo tanto en reposo
como en movimiento. Existen propiedades primarias y propiedades secundarias del fluido.
Propiedades primarias o termodinámicas:
Presión
Densidad
Temperatura
Energía interna
Entalpía
Entropía
Calores específicos
Propiedades secundarias
Caracterizan el comportamiento específico de los fluidos.
Viscosidad
Conductividad térmica
Tensión superficial
Compresión
Caudal
Caudal : en dinámica de fluidos, caudal es la cantidad de fluido que avanza en una unidad de tiempo. Se
denomina también "Caudal volumétrico" o "Índice de flujo fluido".
Cálculo de caudal de agua en tubería:
Estimación del comportamiento de un flujo de tubería, basado en la ecuación de continuidad:
En física e ingeniería, caudal es la cantidad de fluido que circula por unidad de tiempo en determinado sistema o
elemento. Se expresa en la unidad de volumen dividida por la unidad de tiempo ( m³/s).
Instalador de Sistemas para Calentamiento
de Agua por Energía Solar Térmica
4
Profesor: Téc.Sup. Quiroga, German A. (15)5421-0471 [email protected]
La mecánica de fluidos es la rama de la mecánica de medios continuos (que a su vez es una rama de la física) que
estudia el movimiento de los fluidos (gases y líquidos) así como las fuerzas que los provocan.1 La característica
fundamental que define a los fluidos es su incapacidad para resistir esfuerzos cortantes (lo que provoca que
carezcan de forma definida). También estudia las interacciones entre el fluido y el contorno que lo limita. La
hipótesis fundamental en la que se basa toda la mecánica de fluidos es la hipótesis del medio continuo
Flujo en tubería
Uno de los aspectos de la dinámica de fluidos es el comportamiento de los flujos de fluidos, es decir, el
movimiento de estos últimos.
Cálculo de caudal de agua en tubería
El cálculo del caudal de agua viene expresado por la ecuación de continuidad:
En la que:
Q es el caudal (m³/s)
V es la velocidad (m/s)
S es la sección de la tubería (m²)
Para que el fluido discurra entre dos puntos a lo largo de una línea de flujo, debe existir una diferencia
de energía entre esos dos puntos. Esta diferencia corresponderá, exactamente, a las pérdidas por rozamiento,
que son función de los organismos.
la rugosidad del conducto
la viscosidad del fluido
el régimen de funcionamiento (régimen laminar o régimen turbulento)
el caudal circulante, es decir de la velocidad (a más velocidad, más pérdidas)
El cálculo de caudales se fundamenta en el Principio de Bernoulli que, para un fluido sin rozamiento, se expresa
como:
g es la aceleración de la gravedad
ρ es la densidad del fluido
P es la presión
Se aprecia que los tres sumandos son, dimensionalmente, una longitud, por lo que el principio
normalmente se expresa enunciando que, a lo largo de una línea de corriente, la suma de la altura
geométrica (h) la altura de velocidad ( ) y la altura de presión ( ) se mantiene constante.
Instalador de Sistemas para Calentamiento
de Agua por Energía Solar Térmica
5
Profesor: Téc.Sup. Quiroga, German A. (15)5421-0471 [email protected]
Presión en un fluido
La presión en un fluido es la presión termodinámica que interviene en la ecuación constitutiva y en la ecuación
de movimiento del fluido, en algunos casos especiales esta presión coincide con la presión media o incluso con la
presión hidrostática. Todas las presiones representan una medida de la energía potencial por unidad de volumen
en un fluido. Para definir con mayor propiedad el concepto de presión en un fluido se distinguen habitualmente
varias formas de medir la presión:
La presión media, o promedio de las presiones según diferentes direcciones en un fluido, cuando el fluido está
en reposo esta presión media coincide con la presión hidrostática.
La presión hidrostática es la parte de la presión debida al peso de un fluido en reposo. En un fluido en reposo la
única presión existente es la presión hidrostática, en un fluido en movimiento además puede aparecer una
presión hidrodinámica adicional relacionada con la velocidad del fluido. Es la presión que sufren los cuerpos
sumergidos en un líquido o fluido por el simple y sencillo hecho de sumergirse dentro de este. Se define por la
fórmula donde es la presión hidrostática, es el peso específico y profundidad bajo la
superficie del fluido.
La presión hidrodinámica es la presión termodinámica dependiente de la dirección considerada alrededor de un
punto que dependerá además del peso del fluido, el estado de movimiento del mismo.
Instalador de Sistemas para Calentamiento
de Agua por Energía Solar Térmica
6
Profesor: Téc.Sup. Quiroga, German A. (15)5421-0471 [email protected]
Instalador de Sistemas para Calentamiento
de Agua por Energía Solar Térmica
7
Profesor: Téc.Sup. Quiroga, German A. (15)5421-0471 [email protected]
Instalador de Sistemas para Calentamiento
de Agua por Energía Solar Térmica
8
Profesor: Téc.Sup. Quiroga, German A. (15)5421-0471 [email protected]
Instalador de Sistemas para Calentamiento
de Agua por Energía Solar Térmica
9
Profesor: Téc.Sup. Quiroga, German A. (15)5421-0471 [email protected]
Instalador de Sistemas para Calentamiento
de Agua por Energía Solar Térmica
10
Profesor: Téc.Sup. Quiroga, German A. (15)5421-0471 [email protected]
Instalador de Sistemas para Calentamiento
de Agua por Energía Solar Térmica
11
Profesor: Téc.Sup. Quiroga, German A. (15)5421-0471 [email protected]
Instalador de Sistemas para Calentamiento
de Agua por Energía Solar Térmica
12
Profesor: Téc.Sup. Quiroga, German A. (15)5421-0471 [email protected]
Instalador de Sistemas para Calentamiento
de Agua por Energía Solar Térmica
13
Profesor: Téc.Sup. Quiroga, German A. (15)5421-0471 [email protected]
Instalador de Sistemas para Calentamiento
de Agua por Energía Solar Térmica
14
Profesor: Téc.Sup. Quiroga, German A. (15)5421-0471 [email protected]
Instalador de Sistemas para Calentamiento
de Agua por Energía Solar Térmica
15
Profesor: Téc.Sup. Quiroga, German A. (15)5421-0471 [email protected]
Instalador de Sistemas para Calentamiento
de Agua por Energía Solar Térmica
16
Profesor: Téc.Sup. Quiroga, German A. (15)5421-0471 [email protected]
Instalador de Sistemas para Calentamiento
de Agua por Energía Solar Térmica
17
Profesor: Téc.Sup. Quiroga, German A. (15)5421-0471 [email protected]
Instalador de Sistemas para Calentamiento
de Agua por Energía Solar Térmica
18
Profesor: Téc.Sup. Quiroga, German A. (15)5421-0471 [email protected]
Instalador de Sistemas para Calentamiento
de Agua por Energía Solar Térmica
19
Profesor: Téc.Sup. Quiroga, German A. (15)5421-0471 [email protected]
