FLUJO DE FLUIDOS LIQUIDOS

Presentación del tema: "FLUJO DE FLUIDOS LIQUIDOS"— Transcripción de la presentación:

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2 FLUJO DE FLUIDOS LIQUIDOS
Integrantes: De La Cruz Cardenas, Raquel Huaman Aroni, Fresia Polanco Sarmiento, Mirella

3 Definición: Se denomina flujo al movimiento que hacen las partículas que constituyen un fluido Vamos a describir el flujo de un fluido en función de ciertas variables físicas como presión, densidad y velocidad en todos los puntos del fluido Las partículas dentro de un flujo pueden seguir trayectorias definidas denominadas “líneas de corriente”.

4 Se define un “tubo de corriente” a una porción del flujo formado por todas las líneas de corriente que cruzan transversalmente una pequeña área determinada.

5 TIPOS DE FLUJO: De acuerdo a la velocidad del flujo:
Flujo turbulento: el movimiento de partículas es errática. Se mueven en dirección contraria al flujo principal.(multidireccional) Flujo laminar: es el que se mueve en capas o laminas tiene velocidad baja y el flujo de sus partículas en unidireccional

6 De acuerdo a sus cambios de densidad respecto al tiempo
Incomprensible: es aquel en los cuales los cambios de densidad de un punto a otro son despreciables. Comprensible: es aquel en los cuales los cambios de densidad de un punto a otro no son despreciables.

7 Por la variación de velocidad con respecto al tiempo
Flujo permanente: se caracterizan porque las condiciones de velocidad de escurrimiento no cambian con el tiempo, ósea permanecen constantes. Flujo no permanente: las propiedades y características mecánicas de los fluidos serán diferentes de un punto a otro dentro de su campo.

8 Por magnitud y dirección de la velocidad del fluido
Flujo uniforme: es cuando el vector de velocidad es idéntico tanto en magnitud como en dirección en todos los puntos del escurrimiento. Flujo no uniforme: es el caso contrario, en este tipo se encuentra cerca de fronteras solidas por efecto de la viscosidad.

9 Por efectos de vector de velocidad
Flujo rotacional: es aquel en el cual el campo rot v adquiere en alguno de sus puntos valores distintos a cero. Flujo irrotacional: este tipo de flujo se caracteriza porque dentro del campo de flujo el vector rot v es = 0.

10 Flujo unidimensional: es un flujo en el que el vector de velocidad solo depende de una variable espacial, es decir se deprecian las velocidades transversales. Flujo bidimensional: es un flujo en el que el vector de velocidad solo depende de dos variables espaciales. Flujo tridimensional: el vector de velocidad depende de tres coordenadas espaciales Flujo ideal: es aquel flujo incomprensible y carente de fricción . Un fluido sin fricción resulta viscoso y los procesos son reversibles.

11 Medidores de flujo Son instrumentos que se usan para medir el caudal lineal, no lineal, de masa o volumétrico de un liquido o gas.

12 TIPOS DE MEDIDORES DE CAUDAL Y MASA CIRCULANTE
FACTORES PARA LA ELECCIÓN DEL TIPO DE MEDIDOR DE FLUIDO Rango: Para una instalación de medición en particular, debe conocerse el orden de magnitud general de la velocidad de flujo así como el rango de las variaciones esperadas. Exactitud requerida: cualquier dispositivo de medición de flujo instalado y operado adecuadamente puede proporcionar una exactitud dentro del 5 % del flujo real. Pérdida de presión: debido a que los detalles de construcción de los distintos medidores son muy diferentes, éstos proporcionan diversas cantidades de pérdida de energía o pérdida de presión conforme el fluido corre a través de ellos.

13 Tipo de fluido: Una consideración básica es si el fluido es un líquido o un gas. Otros factores que pueden ser importantes son la viscosidad, la temperatura, la corrosión, la conductividad eléctrica, la claridad optima, las propiedades de lubricación y homogeneidad. Calibración: se requiere de calibración en algunos tipos de medidores. Algunos fabricantes proporcionan una calibración en forma de una gráfica o esquema del flujo real versus indicación de la lectura.

14 Medidores de Presión Diferencial
Los medidores de presión diferencial miden caudales en conductos cerrados (pero podría adaptarse a abiertos). Su funcionamiento se basa en la 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 la proporción equivalente, de acuerdo al principio de la conservación de la energía, creando una diferencia de presión estática entre las secciones aguas arriba y aguas abajo del medidor. Ventajas: Son sencillos y de fácil comprensión, en comparación a otros medidores no son caros, se pueden utilizar en diferentes fluidos. Desventajas: El rango de medición es menor, puede acumularse basura en ellos, la precisión es menor que los medidores modernos.

15 Dentro de este tipo de medidores se encuentran:
1. Placas de orificio o diafragma: Consiste en un placa perforada instalada en la tubería. Como resultado de esta obstrucción existe una pérdida de carga, que es la que se mide por comparación en la parte anterior y posterior de la placa. Este tipo de medidor es utilizado en tuberías donde se permita una gran pérdida de energía.

16 2. Tobera: La tobera consiste en una entrada de forma cónica y restringida mientras que la salida es una expansión abrupta. En este medidor al igual que en el diafragma, se dispone de una toma de presión anterior y otra posterior, de manera que se puede medir la presión diferencial. La tobera permite caudales muy superiores a los que permite el diafragma (del orden de 60% superiores).

17 3. Tubo de Venturi: Este tipo de medidor aprovecha el efecto Venturi, que consiste en que un fluido en movimiento dentro de un conducto cerrado disminuye su presión al aumentar la velocidad después de pasar por una zona de sección menor. Fue demostrado en 1797, recibe su nombre del físico italiano Giovanni Battista Venturi ( ).

18 Tiene 3 partes fundamentales, una entrada convergente, una parte cilíndrica, y una salida divergente. En la sección cilíndrica se toma la presión. La última sección permite recuperar la energía de la presión diferencial producida. Ventaja: El ahorro de la pérdida de carga. Desventaja: El alto costo de instalación.

19 4. Tubo de Pitot: Consiste en un tubo con la entrada orientada en contra del sentido de la corriente del fluido. El estancamiento del fluido que entra en el tubo cerrado, produce una transformación de energía cinética en energía de presión, y la diferencia se produce entre presión dentro del tubo con la de una toma anterior. Comúnmente se usa para medir aire, pero también se puede adaptar para medir el agua.

20 5. ROTAMETROS: Son medidores de caudal en tuberías de área variable, de caída de presión constante. El Rotámetro consiste de un flotador (indicador) que se mueve libremente dentro de un tubo vertical ligeramente cónico, con el extremo angosto hacia abajo. El fluido entra por la parte inferior del tubo y hace que el flotador suba hasta que el área anular entre él y la pared del tubo sea tal, que la caída de presión de este estrechamiento sea lo suficientemente para equilibrar el peso del flotador. El tubo es de vidrio y lleva grabado una escala lineal, sobre la cual la posición del flotador indica el gasto o caudal.

21 6. Medidor de flujo Electromagnético :
Su funcionamiento está basado en la ley de Faraday la cual nos dice que al pasar un fluido conductivo por un campo magnético se produce una Fem (Fuerza electromotriz) directamente proporcional a la velocidad del fluido. Debido a la proporcionalidad entre la velocidad del fluido y la Fem inducida podemos medir el caudal.

22 ECUACIÓN DE CONTINUIDAD
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. Dado que el caudal es el producto de la superficie de una sección del conducto por la velocidad con que fluye el fluido, tendremos que en dos puntos de una misma tubería se debe cumplir que: Que es la ecuación de continuidad y donde: S: es la superficie de las secciones transversales de los puntos 1 y 2 del conducto. v :es la velocidad del flujo en los puntos 1 y 2 de la tubería.

23 En la imagen de la derecha puedes ver como la sección se reduce de A1 a A2. Teniendo en cuenta la ecuación anterior: Es decir la velocidad en el estrechamiento aumenta de forma proporcional a lo que se reduce la sección.

24 Teorema de Bernoulli El teorema de Bernoulli es una aplicación directa del principio de conservación de energía. El teorema considera los tres únicos tipos de energía que posee el fluido que pueden cambiar de un punto a otro de la conducción. Estos tipos son; energía cinética, energía potencial gravitatoria y la energía debida a la presión de flujo (hidrostática). Veamos cada una de ellas por separado:

25 Por lo tanto el teorema de Bernoulli se expresa de la siguiente forma:
Energía cinética (hidrodinámica) Debida a la velocidad de flujo Energía potencial gravitatoria Debida a la altitud del fluido Energía de flujo (hidroestática) Debida a la presión a la que está sometido el fluido Por lo tanto el teorema de Bernoulli se expresa de la siguiente forma:

26 Donde: v es la velocidad de flujo del fluido en la sección considerada. g es la constante de gravedad. h es la altura desde una cota de referencia. p es la presión a lo largo de la línea de corriente del fluido (p minúscula). ρ es la densidad del fluido. Si consideramos dos puntos de la misma conducción (1 y 2) la ecuación queda:

27 Donde m es constante por ser un sistema cerrado y V también lo es por ser un fluido incompresible. Dividiendo todos los términos por V, se obtiene la forma más común de la ecuación de Bernoulli, en función de la densidad del fluido: Una simplificación que en muchos casos es aceptable es considerar el caso en que la altura es constante, entonces la expresión de la ecuación de Bernoulli, se convierte en:

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