Transcript UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA RECINTO UNIVERSITARIO AUGUSTO C. SANDINO SEDE REGIONAL DEL NORTE MECÁNICA DE FLUIDOS 2M1 AGROINDUSTRIAL Facilitadora: M.

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
RECINTO UNIVERSITARIO AUGUSTO C. SANDINO
SEDE REGIONAL DEL NORTE
MECÁNICA DE FLUIDOS
2M1 AGROINDUSTRIAL
Facilitadora:
M. Sc. Alba Veranay Díaz Corrales
Estelí, Nicaragua
Agosto 2013
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
RECINTO UNIVERSITARIO AUGUSTO C. SANDINO
SEDE REGIONAL DEL NORTE
CONTENIDO
Fluidos incompresibles (líquidos)
Almacenamiento de líquidos y gases
Ecuación de continuidad (balance de masa)
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Mecánica de Fluidos
Para fluidos reales, el estudio de la mecánica
de fluidos es mas complejo.
Estudiaremos fluidos “ideales” . Sin embargo,
los resultados son muy útiles en situaciones
reales.
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Características de los fluidos ideales en
movimiento
Incompresible – La densidad es constante y
uniforme
Flujo Constante – La velocidad no cambia con
el tiempo aunque puede ser diferente en
diferentes puntos.
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Características de los fluidos ideales en
movimiento
No-viscoso -– Sin fricción. Las fuerzas son
conservativas.
Irrotacional – Las partículas sólo tienen
movimiento de traslación.
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Fluidos incompresibles
Un fluido incompresible es cualquier fluido cuya densidad
siempre permanece constante con el tiempo, y tiene la
capacidad de oponerse a la compresión del mismo bajo
cualquier condición.
El agua es un fluido incompresible. O sea que la cantidad
de volumen y la cantidad de masa permanecerán iguales,
aún bajo presión.
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Fluidos incompresibles
• Un fluido con muchas moléculas bien juntas unas de otras
tiene una densidad alta; uno que tiene más pocas moléculas
tendría una densidad más baja.
El agua, por ejemplo,
más alta que el aire.
tiene
una
densidad
mucho
• Una pecera de 10 galones que se encuentra llena de agua
contiene mucha más masa que un tanque de 10 galones que
tiene aire en lugar de agua. Como tiene más masa, pesa
más.
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Almacenamiento
• Conjunto de recipientes de todo tipo
que contengan o puedan contener
líquidos,
líquidos
inflamables,
combustibles y gases.
• Las tuberías
recipientes.
no
son
consideras
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Formas de almacenamiento
• Recipientes fijos de superficie o enterrados o
bien trasportables.
• Ubicados al aire libre o en edificios abiertos o
cerrados.
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Importancia
• Proteger diferentes sustancias del
calor, la humedad, la corrosión,
del acceso de personas y brindar
condiciones de seguridad.
• Las etiquetas y rótulos deben ser
respetados
durante
el
almacenamiento.
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Diseño
•
•
•
•
Efectos de la lluvia
Acciones sísmicas
Presión interior de diseño
Peso total lleno de agua o del
líquido a contener, cuando la
densidad de este superior a la del
agua.
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Tipos de Tanques de Almacenamiento
• Tanques atmosféricos: tanques elevados
y tanques abiertos.
• Tanques a presión
• Estanques
subterráneo.
y
almacenamiento
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Mecánica de Fluidos
Los principios físicos más útiles en las
aplicaciones de la mecánica de fluidos
son el balance de materia, o ecuación de
continuidad, las ecuaciones del balance
de cantidad de movimiento y el balance
de energía mecánica.
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D2, m2
D1, m1
Consideraciones:
• Flujo de 1 a 2 constante
• La cantidad de fluido que pasa por cualquiera sección
del tubo 1 ó 2 es constante
• Si no se retira o agrega fluido entonces el fluido m1=
m2 en un tiempo determinado
Q1  Q2
Q  AV
1  2  cte
m  AV
1 A1V1   2 A2V2
ECUACIÓN DE
CONTINUIDAD
A1V1  A2V2
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GASTO VOLUMÉTRICO
El gasto volumétrico o caudal es el
volumen de agua que pasa a través de
una sección de tubería por unidad de
tiempo. Se expresa en m3/s, L/s,
Pie3/s dependiendo del sistema de
unidades en que se trabaje.
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GASTO VOLUMÉTRICO
Q = V/t = vA
A = D 2Xπ/4
INT
INT
Q: Flujo volumétrico m3/s
V: Volumen
V: Velocidad promedia del flujo en la sección transversal de estudio
m/s
A: Superficie de la sección transversal m2
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Esta expresión expresa la idea de
que la masa de fluido que entra
por el extremo de un tubo debe
salir por el otro extremo.
A1V1  A2V2
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Ley de conservación de la masa en la dinámica de los fluidos:
A1.V1 = A2.V2 = constante
Recordar que P = F/A = F = P.A
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ÁREAS DE TUBERÍAS ESTÁNDAR
Área Real:
se da en tablas por los fabricantes y se puede calcular
diámetros reales de la relación. Se hace referencia al
diámetro comercial ¾·”, ½” etc.
Se recomienda utilizar tablas de fabricantes para realizar
cálculos reales.
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Los factores que afectan la elección de la velocidad son:
•
•
•
•
•
Tipo de fluido
VELOCIDAD DE FLUJO EN
Longitud del sistema de flujo
El tipo de Ducto y tubería
DUCTOS Y TUBERÍAS
La caída de presión permisible
Bombas, accesorios, válvulas que puedan conectar para manejar las
velocidades específicas
• La temperatura, la presión y el ruido
• Se debe tener en cuenta:
• Ductos y Tuberías de gran diámetro producen baja velocidad y viceversa,
tubos de pequeño diámetro altas velocidades.
Velocidades Recomendadas:
V = 3 m/s, para líquidos como agua y aceite livianos y para la salida de una
bomba
V = 1 m/s, para la entrada a una bomba
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Método de resolución de
problemas
El Ingeniero eficaz reduce los problemas complicados a
partes sencillas que se puedan analizar fácilmente y
presenta los resultados de manera clara, lógica y limpia
siguiendo los siguientes pasos:
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método de resolución de problemas
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Leer el problema atentamente.
Identificar el resultado requerido.
Identificar los principios necesarios para obtener el resultado.
Preparar un croquis a escala y tabular la información que se
proporciona.
Dibujar los diagramas de sólido libre adecuados.
Aplicar los principios y ecuaciones que proceda.
Dar la respuesta con el número de cifras significativas adecuado y
las unidades apropiadas.
Estudiar la respuesta y determinar si es razonable.
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Ejemplo
1.Una manguera de agua de 2.00 cm.
de diámetro es utilizada para llenar
una cubeta de 20.0 litros. Si la cubeta
se llena en 1.00 min., ¿cuál es la
velocidad con la que el agua sale de la
manguera? (1 L = 10 3 cm 3).
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Ejemplo
2. Si el diámetro de la manguera se reduce a
1.00 cm, y suponiendo el mismo flujo.
¿cuál será la velocidad del agua al salir de la
manguera?
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Ejemplo
3. Por una manguera contra incendios de 6.35
cm. de diámetro fluye agua a una razón de
0.0120 m 3/s. La manguera termina en una
boquilla de diámetro interior igual a 2.20 cm.
¿Cuál es la velocidad con la cual el agua sale
de la boquilla?
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Ejercicio
Por un tubo de 2cm de diámetro está circulando
aceite de oliva de gravedad específica 0.92. Calcúlese
la velocidad de flujo del aceite de oliva si el tubo se
estrecha hasta un diámetro de 1.2 cm y flujo
volumétrico de 6 m3/s.
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2. 2000 L/min de agua fluyen a través de una tubería
de 300 mm de diámetro que después se reduce a 150
mm, calcule la velocidad del flujo en cada tubería.
Realice el esquema.
3.Una tubería de 150 mm de diámetro conduce 0.072
m3/s de agua. La tubería se divide en dos ramales. Si
la velocidad en la tubería de 50mm es de 12 m/s,
¿Cuál es la velocidad en la tubería de 100 mm?
Realice el esquema.
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Ejercicio
A través de un tubo de 2 pulgadas de diámetro fluye en
una centrífuga, con velocidad de 40 cm/seg, leche
integral de gravedad específica 1.035; dentro de la
centrífuga la leche es separada en crema de gravedad
específica 1.01 y leche desnatada de gravedad específica
1.04. Calcúlese las velocidades de flujo de la leche y de
la crema cuando se descargan a través de un tubo de ¾
de pulgada. Realice es esquema.
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Investigar y toma nota en el
cuaderno de:
Líneas de cargas piezométricas y cargas totales.
Potencia al fluido y potencia al freno
Aplicaciones de la Ecuación de Continuidad
Ecuación de Bernoulli
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UNI, Líder en Ciencia y Tecnología
Gracias...
Estelí, Nicaragua
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