Mec. de Fluidos Eq. 2
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El principio de Bernoulli, describe el comportamiento de un
fluido moviéndose a lo largo de una línea de corriente.
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 desu recorrido.
Su ecuación representativa es la siguiente:
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Es valida solamente para fluidos incompresibles,
debido a que el peso especifico es igual en ambos
miembros de la ecuación.
No pueden existir elementos electromecánicosintermedios porque alterarían la igualdad de energía en
la ecuación
No pueden hacer perdidas de energía debido a la
fricción.A pesar de las restricciones, algunos casos se pueden
resolver para la ecuación de Bernoulli.
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No todos los flujos de gas son compresibles, ni todos los flujos
compresibles son flujos de gas. A bajas velocidades, con un
numero de Mach menos que 0.3, los flujos de gas pueden ser
tratados como flujos incompresibles. Esto se justifica porque
las variaciones de densidad provocadas por el flujo son
insignificantes (menor de 3 %).
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La fórmula general para el flujo de gas a través de tuberías se
puede obtener por varios caminos; el método siguiente parece
ser más directo: se considera un tramo de tubería entre dos
secciones cualesquiera, que son normales a las paredes deltubo. El flujo entre esas dos secciones requiere cumplir dos
condiciones específicas:
No se hace trabajo sobre el fluido por medios externos. El
flujo es permanente; o sea que el mismo peso de gas pasa porcada sección de la tubería durante un intervalo de tiempo.
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Los gases se miden usualmente en términos volumétricos, más que
por peso; sin embargo, las relaciones de energía usadas en la
obtención de la fórmula fundamental para el flujo de fluidos
compresibles se presentan más fácilmente cuando se considera unpeso dado de fluido. Posteriormente se introducen los factores de
conversión de peso a volumen.
En la siguiente derivación de la ecuación fundamental para el flujo
de un fluido compresible a través de tubería el primer paso esaplicar la ley de conservación de la energía, balanceando
solamente la energía mecánica.
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Donde los subíndices 1 y 2 designan las condiciones en las secciones de
entrada y de salida, respectivamente.
La notación para la ecuación puede ser en cualquier sistema de unidades.
Z: energía potencial por unidad de peso de fluido, debida a su posición,medida por su altura por encima de un nivel de referencia asumido.
: Energía mecánica exigida para pasar la unidad de peso de fluido a
través de la sección.
p: presión absoluta del fluido que escurre.
: Peso específico del fluido a presión p, es igual al inverso del volumen
específico v, que representa el volumen de la unidad de peso del fluido a
la presión p.
: Energía cinética por unidad de peso del fluido.
V: velocidad del fluido en la sección.
g: Aceleración debida a la acción gravitatoria.
He: Trabajo (energía) mecánico hecho y recibido por la unidad de peso
de fluido debido a su expansión mientras pasa de la sección de entrada a
la sección de salida.
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Se considera a un flujo adiabatico cuando la transferencia
de calor es cero (qH=0).
En este se considera a la temperatura de remanso como
constante a lo largo de la linea de corriente.
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Flujo de fluidos en conductos bien aislados en los cuales la
transferencia de calor se aproxima a qH=0
En el estudio de este flujo se conside un parametro
adimensional como lo es el numero deMach:
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Si Ma<1, el flujo es subsónico; Si Ma=1 el flujo es sónico; Si Ma>1,
el flujo es supersónico.
El flujo adiabatico sin friccion tambien es denominado
flujo Fanno. Y se representa mediante el digrama de
entalpia-entropia.
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En este proceso la temperatura permanece constante.
Como la energía interna de una gas sólo es función de la
temperatura, en un proceso isotérmico de un gas ideal la
variación de la energía interna es cero (∆U= 0). La curva
hiperbólica se conoce como isoterma.
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Flujo isotérmico es un modelo de un flujo de fluidos , quepermanece a la misma temperatura durante todo el
trayecto. En este modelo la temperatura permanece
constante mientras que la temperatura de estancamiento
esta cambiando.El cambio de temperatura de estancamiento ocurre
porque la temperatura es constante, pero aumenta la
velocidad. La velocidad va en aumento debido a la
fricción (viscosidad).
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Una expansión isotérmica, en el cual una gas
se expande (o contrae), manteniendo la
temperatura constante durante dicho proceso, esdecir que T1 = T2 para los estados inicial (1) y
final (2) del proceso isotérmico.
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Mecanica de fluidos- Robert L. Mott http://es.wikipedia.org/wiki/Gas
http://es.wikipedia.org/wiki/Tobera
http://thermo.sdsu.edu/TEST-
Espanol/testhome/Test/problems/images/nozzle2.gif. http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/gases/flujodegases.h
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