Ao de la Promocin de la Industria Responsable y del Compromiso Climtico

Facultad : Ingeniera Electrnica y MecatrnicaCurso : Laboratorio de TermofluiosTema : Estudio del Principio de BernoulliProfesor : Ing. izocupeAula : S110Inform. Nro.: 03Integrantes: Ore fuentes Luis enrique

Periodo Acadmico: 2015 I

Lima Per2015

OBJETIVO

Estudiar el comportamiento de los fluidos, demostrando el principio de Bernoulli. Encontrar la presin esttica y dinmica del sistema.

Determinar el factor de paso del sistema

JUSTIFICACION

El comportamiento de los fluidos en movimiento fue estudiado por Daniel Bernoulli. l observ que existe una relacin entre el movimiento del fluido y la presin por donde el fluido pasa. Esta relacin se expresa mediante el Principio de Bernoulli, segn el cual La presin de un fluido se reduce cuando aumenta su velocidad. En este experimento se va dedicar a este estudio y a su vez la demostracin de este principio por medio de valores hallados durante la experiencia y su representacin grfica de dichas muestras. Algunas aplicaciones

Chimenea:Las chimeneas son altas para aprovechar que la velocidad del viento es ms constante y elevada a mayores alturas. Cuanto ms rpidamente sopla el viento sobre la boca de una chimenea, ms baja es la presin y mayor es la diferencia de presin entre la base y la boca de la chimenea, en consecuencia, los gases de combustin se extraen mejor.Tubera:La ecuacin de Bernoulli y la ecuacin de continuidad tambin nos dicen que si reducimos el rea transversal de una tubera para que aumente la velocidad del fluido que pasa por ella, se reducir la presin.Natacin:La aplicacin dentro de este deporte se ve reflejada directamente cuando las manos del nadador cortan el agua generando una menor presin y mayor propulsin.Carburador de automvil:En un carburador de automvil, la presin del aire que pasa a travs del cuerpo del carburador, disminuye cuando pasa por un estrangulamiento. Al disminuir la presin, la gasolina fluye, se vaporiza y se mezcla con la corriente de aire.Flujo de fluido desde un tanque:La tasa de flujo est dada por la ecuacin de Bernoulli.Dispositivos de Venturi:En oxigenoterapia, la mayor parte de sistemas de suministro de dbito alto utilizan dispositivos de tipo Venturi, el cual est basado en el principio de Bernoull

FUNDAMENTO TERICO

El principio de Bernoulli, tambin denominado ecuacin de Bernoulli o Trinomio de Bernoulli, describe el comportamiento de un fluido movindose a lo largo de una lnea de corriente. Fue expuesto por Daniel Bernoulli en su obra Hidrodinmica (1738) y expresa que en un fluido ideal (sin viscosidad ni rozamiento) en rgimen de circulacin por un conducto cerrado, la energa que posee el fluido permanece constante a lo largo de su recorrido. La energa de un fluido en cualquier momento consta de tres componentes:1. Cintica: es la energa debida a la velocidad que posea el fluido.2. Potencial gravitacional: es la energa debido a la altitud que un fluido posea.3. Energa de flujo: es la energa que un fluido contiene debido a la presin que posee.La siguiente ecuacin conocida como "Ecuacin de Bernoulli" (Trinomio de Bernoulli) consta de estos mismos trminos.

Dnde: V = velocidad del fluido en la seccin considerada. = densidad del fluido. P = presin a lo largo de la lnea de corriente. g = aceleracin gravitatoria z = altura en la direccin de la gravedad desde una cota de referencia.

Para aplicar la ecuacin se deben realizar los siguientes supuestos: Viscosidad (friccin interna) = 0 Es decir, se considera que la lnea de corriente sobre la cual se aplica se encuentra en una zona 'no viscosa' del fluido. Caudal constante Flujo incompresible, donde es constante. La ecuacin se aplica a lo largo de una lnea de corriente o en un flujo irrotacionalAunque el nombre de la ecuacin se debe a Bernoulli, la forma arriba expuesta fue presentada en primer lugar por Leonhard Euler.Un ejemplo de aplicacin del principio lo encontramos en el flujo de agua en tubera.Caractersticas y consecuenciasCada uno de los trminos de esta ecuacin tiene unidades de longitud, y a la vez representan formas distintas de energa; en hidrulica es comn expresar la energa en trminos de longitud, y se habla de altura o cabezal, esta ltima traduccin del ingls head. As en la ecuacin de Bernoulli los trminos suelen llamarse alturas o cabezales de velocidad, de presin y cabezal hidrulico,

Esquema del efecto Venturi.

O escrita de otra manera ms sencilla:q + p = p0Donde p = P + z p0 es una constante-Igualmente podemos escribir la misma ecuacin como la suma de la energa cintica, la energa de flujo y la energa potencial gravitatoria por unidad de masa:

As el principio de Bernoulli puede ser visto como otra forma de la ley de la conservacin de la energa, es decir, en una lnea de corriente cada tipo de energa puede subir o disminuir en virtud de la disminucin o el aumento de las otras dos.Esta ecuacin permite explicar fenmenos como el efecto Venturi, ya que la aceleracin de cualquier fluido en un camino equipotencial (con igual energa potencial) implicara una disminucin de la presin. Este efecto explica por qu las cosas ligeras muchas veces tienden a salirse de un automvil en movimiento cuando se abren las ventanas. La presin del aire es menor fuera debido a que est en movimiento respecto a aqul que se encuentra dentro, donde la presin es necesariamente mayor. De forma, aparentemente, contradictoria el aire entra al vehculo pero esto ocurre por fenmenos de turbulencia y capa lmite.

Ecuacin de Bernoulli y la Primera Ley de la TermodinmicaDe la primera ley de la termodinmica se puede concluir una ecuacin estticamente parecida a la ecuacin de Bernouilli anteriormente sealada, pero conceptualmente distinta. La diferencia fundamental yace en los lmites de funcionamiento y en la formulacin de cada frmula. La ecuacin de Bernoulli es un balance de fuerzas sobre una partcula de fluido que se mueve a travs de una lnea de corriente, mientras que la primera ley de la termodinmica consiste en un balance de energa entre los lmites de un volumen de control dado, por lo cual es ms general ya que permite expresar los intercambios energticos a lo largo de una corriente de fluido, como lo son las prdidas por friccin que restan energa, y las bombas o ventiladores que suman energa al fluido. La forma general de esta, llammosla, "forma energtica de la ecuacin de Bernoulli" es:

Donde: es el peso especfico ( = g). W es una medida de la energa que se le suministra al fluido. hf es una medida de la energa empleada en vencer las fuerzas de friccin a travs del recorrido del fluido. Los subndices 1 y 2 indican si los valores estn dados para el comienzo o el final del volumen de control respectivamente. g = 9,81 m/s2 y gc = 1 kgm/(Ns

EXPERIENCIA EN LABORATORIO

MATERIALESMDULO HM150.07: PANEL DE PRCTICASLa estructura del ensayo se compone de un tramo de medicin con un tubo ventur transparente con sus tuberas correspondientes y 2 dispositivos para medir la presin. Seis tomas de medicin en el tubo ventur permiten la indicacin del desarrollo esttico de la presin por el tubo inundado en un manmetro de tubito mltiple. La presin total se mide con sonda pitot y se indica en un segundo manmetro de tubito. El caudal de paso se determina a travs del depsito volumtrico del mdulo bsico.

1Manmetro de 6 tubos, 2vlvula en entrada de agua, 3Racor de manguera de suministro de agua, 4Tubo de Venturi con 6 puntos de medicin, 5Tubo de salida, 6Vlvula de salida, 7Sonda de medicin Presin total, 8Manmetro de tubo simple.

FOTOS DE LA EXPERIENCIA EN LABORATORIO

Experiencia en el Laboratorio

DATOS OBTENIDOS

DATOS DE TIEMPO Y VOLUMENCALCULO DEL CAUDAL

EnsayotiempoVol inicialVol finalAVQ=AV/T

(seg)(litros)(litros)(litros)(lt/s)

136,6872272640.109

236,6872773140.109

336,4473273640.11

436,5073774140.11

Qm(lt/s)=0.11

seccionArea(mm2)Area(m2)Vical=Qm/Ai

1338.60.000340.3248671

2233.50.000230.47109208

384.60.000081.30023641

4170.20.000170.64629847

5255.20.000260.43103448

6338.60.000340.3248671

SECCIONVi(calculado)Vi(medido)

10.32486710.198

20.471092080.396

31.300236411.597

40.646298470.919

50.431034480.7

60.32486710.485

DATOS DE PRESIONESCALCULO DE VELOCIDAD Y CAUDAL

SECCIONPRESION TOTAL (mm.c.a)PRESIONPRESION DINAMICAViQi=1000*ViAi

ESTATICA(mm.c.a)(m/s)(lt/s)

(mm.c.a)

122522320.1980.06732

222421680.3960.09108

3220981221.5970.12776

4206163430.9190.15623

5200175250.70.182

6195183120.4850.15249

Qprom(lt/s)0.12948

OBSERVACIONES Y OBSERVACIONES

Nos ser necesario antes de empezar la toma de datos, abrir los agujeros de escape del manmetro de 6 tubos, para as poder purgar el aire interior de estos, deberemos mantenerlos abiertos durante toda la experiencia.

Un detalle del cual nos advirti el profesor, es que, deberemos de ter especial cuidado en no estrangular la manguera en el punto 6 de la medicin dinmica pues ello ocasionara mediciones de presin errneas.

En el momento de la medicin del caudal, procurar utilizar una medida de volumen no muy alta, para as evitar que nuestra bomba sumergible se quede sin agua y recaliente derritiendo as las empaquetaduras y ocasionando que nuestra bomba se queme por filtracin de agua en su interior.

Este estudio realizado al principio de Bernoulli se pudo constatar grficamente entre la relacin de presiones y los puntos de operacin.

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