Fluidos dinamicos

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"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

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"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

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FLUIDOS DINÁMICOS

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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

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Fluidodinámica

La dinámica defluidos estudialos fluidos enmovimiento y esuna de las ramasmás complejasde la mecánica.

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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…..

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Fluido no viscoso

Se desprecia la fricción interna

entre las distintas partes del fluido.

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Flujo estacionario

La velocidad del

fluido en un punto es

constante con el

tiempo.

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Fluido incompresible

La densidad del

fluido permanece

constante con el

tiempo.

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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.

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No presenta torbellinos, es

decir, no hay momento

angular del fluido respecto

de cualquier punto.

Flujo irrotacional

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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.

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Flujo Newtoniano

Es aquél cuya

viscosidad varía con la

temperatura y presión,

pero no con la variación

de la velocidad.

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Flujo NO Newtoniano

Es aquél cuya

viscosidad varía

con la temperatura

y presión, pero no

con la variación de

la velocidad.

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Para empezar con mas detalle del

estudio de fluidos dinámicos tenernos

que saber los siguiente conceptos:

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INTRODUCCIÓN AL ESTUDIO DEL FLUJO EN

TUBERÍA

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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?

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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

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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

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A su vez, la velocidad de la onda se calcula como:

Modelo matemático del golpe de ariete

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Módulo de elasticidad (módulo de Young) de la tubería

Módulo elástico del fluido óMódulo de Bulk

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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?

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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

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¿Cuáles son los efectos de la cavitación?

EFECTOS

Ruidos y golpeteos. Vibraciones. Erosiones del material (daños debidos a la cavitación).

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Curva de la presión de vapor

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Curva de la presión de vapor

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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

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¿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.

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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

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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:

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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

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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).

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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.

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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.

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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.

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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.

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Explicación técnica

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Ecuación de Bernoulli

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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.

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Fórmula en función del caudal

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Que crees?campeón

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GraciasFisicoquímicaAgosto 2016