UNIVERSIDAD ALBERT EINSTEIN

Tarea

Tercera práctica de laboratorioCaudal y flujos en movimiento.

CATEDRATICO:

ING. Raúl Rodríguez Rivera.

MATERIA:

Mecánica de fluidos mfl-0

Nombre del alumno:

Alejandro Antonio santos Martínez. Sm-11003Ingrid Estefany perlaEnrique salvador ibarra

nota:

1

INDICE

MARCO TEORICO----------------------------------------------------------- 3

Caudal-----------------------------------------------------------------------------4

Ecuación de continuidad---------------------------------------------- 5

CONCLUSIONES---------------------------------------------------------- 6

EJERCICIOS----------------------------------------------------------------- 7

ILUSTACIONES-------------------------------------------------------------- 8

BIBLIOGRAFIA--------------------------------------------------------------- 9

2

Marco teórico

En el siguiente reporte buscaremos la importancia y la selección eficaz de un medidor de caudal el cual exige un conocimiento práctico de la tecnología del Medidor, además de un profundo conocimiento del proceso y del fluido que se quiere medir.

La medida del caudal se utiliza con el propósito de facturar un consumo, deberá ser lo más precisa posible, teniendo en cuenta el valor económico del fluido que pasa a través del medidor. y la legislación obligatoria aplicable en cada caso.

En este estudio se examinan los conceptos básicos de la medida de caudal y las características de los instrumentos de medida.

La medida de caudal en conducciones cerradas, consiste en la determinación de la cantidad de masa o volumen que circula por la conducción por unidad de tiempo.

Los instrumentos que llevan a cabo la medida de un caudal se denominan, habitualmente, caudalímetros o medidores de caudal, constituyendo una modalidad particular los contadores, los cuales integran dispositivos adecuados para medir y justificar el volumen que ha circulado por la conducción.

Los medidores de caudal volumétrico pueden determinar el caudal de volumen de fluido de dos formas:

• directamente, mediante dispositivos de desplazamiento positivo, o• indirectamente, mediante dispositivos de: presión diferencial, área variable, velocidad, fuerza, etc.

Puesto que la medida de caudal volumétrico en la industria se realiza, generalmente, con instrumentos que dan lugar a una presión diferencial al paso del fluido, abordaremos en primer lugar los medidores de presión diferencial.

Esta clase de medidores presenta una reducción de la sección de paso del fluido, dando lugar a que el fluido aumente su velocidad, lo que origina un aumento de su energía cinética y, por consiguiente, su presión tiende a disminuir en una proporción equivalente, de acuerdo con el principio de la conservación de la energía, creando una diferencia de presión estática entre las secciones aguas

3

arriba y aguas abajo del medidor.

Que es el caudal?

En dinámica de los fluidos, caudal es el volumen de fluido que pasa por determinado elemento en la unidad de tiempo. Normalmente se calcula a partir del flujo, volumen que pasa por un área dada en la unidad de tiempo. Dada un área A, y un fluido con velocidad uniforme v y un ángulo θ (respecto de la

perpendicular a la superficie), entonces el flujo es   En el caso particular que el flujo sea perpendicular al área A (siendo θ = 0 y  )

entonces el flujo es 

El estudio del movimiento de los fluidos se puede realizar a través de la Dinámica como también de la energía que estos tienen en su movimiento.

Una forma de estudiar el movimiento es fijar la atención en una zona del espacio, en un punto en un instante t, en el se especifica la densidad, la velocidad y la presión del fluido. En ese punto se examina lo que sucede con el fluido que pasa por él.

Al movimiento de un fluido se le llama “flujo” y dependiendo de las características de este se les puede clasificar en: 1.- Flujo viscoso y no viscoso: los flujos viscosos son aquellos que representan resistencia al avance. Todos los fluidos reales son viscosos.

2.- Flujo incompresible y compresible: Los flujos incompresibles son aquellos en que la densidad (ρ = Masa/Volumen) prácticamente permanece constante.

3.- Flujo laminar y turbulento: en el flujo laminar, el fluido se desplaza en láminas o capas paralelas. En el turbulento las partículas se mueven siguiendo trayectorias muy irregulares.

4.- Flujo permanente: si las propiedades como la densidad, la velocidad, la presión no cambian en el tiempo en un punto del espacio, entonces se dice que el flujo es permanente, pudiendo cambiar de un punto a otro.

La fórmula del caudal es Q:V/T

Donde “V” es igual a volumen y “T” es igual al tiempo.

4

Ecuación de la continuidad.

El flujo de un fluido puede ser en general muy complicado. Consideremos, por ejemplo el humo que asciende de un cigarro encendido.A1 principio el humo se eleva con una forma regular, pero pronto aparecen turbulencias y el humo empieza a ondear de forma irregular. El flujo turbulento es muy difícil de estudiar y, por consiguiente, solo estudiaremos el flujo en estado estacionario. Consideremos en primer lugar un fluido que fluye sin disipación de energía mecánica. Dicho fluido se denomina no viscoso. Supondremos también que el fluido es incompresible, y por tanto, su densidad es constante. Puede verse en el dibujo un fluido que circula por un tubo cuya sección recta tiene un área variable.

La parte sombreada de la izquierda (zona 1) representa un elemento de volumen de líquido que fluye hacia el interior del tubo con una velocidad vl. El área de la sección recta del tubo en esta zona es Al. El volumen de líquido que entra en el tubo en el tiempo t es V = Al

.vl.t

Como estamos admitiendo que el fluido es incompresible, debe salir del tubo en la zona 2 un volumen igual de fluido. Si la velocidad del fluido en este punto es v2 y el área correspondiente de la sección recta vale A2, el volumen es V=A2

.v2.t. Como estos volúmenes deben ser iguales, se

tiene A1.v1

.t. = A2.v2

.t., y por tanto

Ecuación de continuidad.

5

A1.v1 = A2

.v2

v2

y1

v1 y2

2

1

P2=F2/A2

P1=F1/A1

El producto Q = Av es una magnitud denominada flujo de volumen Q , gasto o caudal . Las dimensiones de Q son las de volumen/tiempo (p.e. litros por minuto) En el flujo estacionario de un fluido incompresible, el caudal es el mismo en todos los puntos de fluido.

Conclusiones

La viscosidad es la que causa los esfuerzos cortantes en fluidos en movimiento y es uno de los medios mediante el cual se desarrollan pérdidas.

Un fluido sin fricción es no viscoso y sus procesos de flujo son reversibles y libres de pérdidas.

Los dispositivos que aumentan energía de una corriente de fluido, se denominan bombas cuando se trata de un líquido (o una maleza) y ventiladores, sopladores, o compresores cuando se trata de un gas o de un vapor, dependiendo del incremento de presión.

La mayor parte de los medidores de gastos no mecánicos para flujos internos exceptuando el llamado funcionan a base de permitir la aceleración de una corriente de fluido a través de algún tipo de boquilla.

6

Ejercicios.

1. Medir el caudal de 20 Lts. De agua tomando en cuenta las dos tuberías de ½” y ¾”. de Diámetro. Y el tiempo que tomo llenar las cubetas de 20 Lts. Nuevamente.

Datos:

Tubería 1:

Tiempo: 70 sg Volumen:0.02 m3

solución

Q: 0.02m3/70sg

Q: 0.000286 m3/sg

Datos obtenidos en ejercicio de la practica 3 de laboratorio.

Lectura inicial en tubería de 1/2” . El medidor registro un flujo de líquido de 12.19995Lt. en un tiempo de 70sg.

Lectura inicial en tubería de ¾” . El medidor registro un flujo de líquido de 10.6157 lt. En un total de tiempo de 70sg.

7

Ilustraciones.

8

Bibliografía.

WILSON, Jerry D. Física con aplicaciones, Segunda Edición. Editorial McGraw-Hill, 1991.

SERWAY, Raymond A. Física, Cuarta Edición. Editorial McGraw-Hill, 1996.

LEA Susan, Burke John Robert. Física Vol. I. La naturaleza de las cosas. Editorial internacional Thomson. México 1999

RODRÍGUEZ Saucedo, Luis Alfredo M Guía de laboratorio.

9