A medida que la industria se vuelve más compleja, más importante es el papel de los fluidos en las máquinas industriales. Hace cien años el agua era el.

Presentación del tema: "A medida que la industria se vuelve más compleja, más importante es el papel de los fluidos en las máquinas industriales. Hace cien años el agua era el."— Transcripción de la presentación:

1 A medida que la industria se vuelve más compleja, más importante es el papel de los fluidos en las máquinas industriales. Hace cien años el agua era el único fluido importante que se transportaba por tuberías. Sin embargo, hoy cualquier fluido se transporta por tuberías durante su producción, proceso, transporte o utilización. Se conoce como flujo o caudal la cantidad de fluido que pasa en una unidad de tiempo en un determinado sistema o elemento. Normalmente se identifica con el flujo volumétrico o volumen que pasa por un área dada en la unidad de tiempo. Menos frecuentemente, se identifica con el flujo másico o masa que pasa por un área dada en la unidad de tiempo.

2 Viscosidad Absoluta o Dinámica: La viscosidad expresa la facilidad que tiene un fluido para fluir cuando se le aplica una fuerza externa. El coeficiente de viscosidad absoluta, o simplemente la viscosidad absoluta de un fluido, es una medida de su resistencia al deslizamiento o a sufrir deformaciones internas.

3 Flujo uniforme, si en cualquier sección transversal a la corriente la velocidad en ptos homólogos es igual en magnitud y dirección., Ej.: Flujo de un fluido en un tubo de diámetro constante. Uniforme:AB y CD; No Uniforme: BC Flujo no uniforme en caso contrario. Cono divergente a la salida de una bomba Flujo permanente, variación nula en el tiempo de presión y velocidad en un pto por donde circula un fluido (puede variar de un pto a otro). Ej:corriente en canal de hormigon de pendiente cte. Flujo variable, lo contrario. Ej: vaciado de depósito por un orificio de fondo

4 Viscosidad Cinemática: Es el cociente entre la viscosidad dinámica y la densidad. En el sistema internacional (SI) la unidad de viscosidad cinemática es el metro cuadrado por segundo (m 2 /s). La unidad CGS correspondiente es el Stoke (St), con dimensiones de centímetro cuadrado por segundo y el Centistoke (cSt), 10 -2 Stokes, que es el submúltiplo más utilizado.

5 Densidad: La densidad de una sustancia es su masa por unidad de volumen. La unidad de densidad en el SI es el kilogramo por metro cúbico (Kg/m 3 ). A no ser que se consideren presiones muy altas, el efecto de la presión sobre la densidad de los líquidos carece de importancia en los problemas de flujo de fluidos, sin embargo, las densidades de los gases y vapores, varían grandemente con la presión.

6 Peso específico (o densidad relativa): Es una medida relativa de la densidad. Como la presión tiene un efecto insignificante sobre la densidad de los líquidos, la temperatura es la única variable que debe ser tenida en cuenta al sentar las bases para el peso específico. La densidad relativa de un líquido es la relación de su densidad a cierta temperatura.

7 Volumen Específico: Es el volumen ocupado por unidad de masa de un material. Es la inversa de la densidad por lo cual no depende de la cantidad de materia. Número de Reynolds: aunque no es una propiedad física como tal, es una propiedad que debe ser tomada en cuenta para la selección de instrumentos y accesorios. El número de Reynolds ha demostrado que el régimen de flujo en tuberías, es decir, si es laminar o turbulento, depende del diámetro de la tubería, de la densidad y la viscosidad del fluido y de la velocidad del flujo.

8 UNIDADES DE FLUJO O CAUDAL FLUJO VOLUMÉTRICOFLUJO MÁSICO m 3 /seg.Kg/seg. pie 3 /seg.lb/seg. b/dlb/h m 3 /h lts/min. Lts/seg.

9 Fórmula General: La fórmula general de flujo o caudal obtenida con los elementos de presión diferencial se basa en la aplicación del teorema de Bernoulli a una tubería horizontal. La fórmula se expresa de la siguiente manera:

10 TIPOS DE FLUJO Laminar: es uno de los tipos principales de flujos, ocurre cuando el movimiento del fluido es ordenado, estratificado, suave. En el flujo laminar, el fluido se mueve en láminas paralelas sin entremezclarse y cada partícula del fluido sigue una trayectoria suave, llamada línea de corriente. Es típico en fluidos a bajas velocidades o de altas viscosidades. Se dice que un flujo es laminar cuando el número de Reynolds e menor a 2000.

11 Turbulento: ocurre cuando el movimiento de un fluido se da en forma caótica, en el cual las partículas se mueven desordenadamente y las trayectorias de las mismas se encuentran formando pequeños remolinos aperiódicos (no coordinados). Se dice que un flujo es turbulento cuando su número de Reynolds es mayor a 4000.

12 Compresible: es un flujo que muestra una variación significativa de la densidad como resultado a fluir. Incompresible: se dice que un flujo es incompresible si su densidad permaneces aproximadamente constante a lo largo de todo el flujo.

13 Función de transferencia de un sistema de nivel de liquidonivel de liquido Al analizar sistemas que consideran el flujo de fluidos, se hace necesario dividir el régimen de flujo en régimen de flujo laminar y régimen de flujo turbulento, de acuerdo con la magnitud del número de Reynolds. Si el número de Reynolds es mayor que aproximadamente 3000 - 4000, el flujo es turbulento. q = caudal de entrada, en m 3 / s q o = caudal de salida, en m 3 / s. h = nivel de líquido, en m. R = resistencia a la salida A = área de sección transversal del tanque, m 2 V = volumen de líquido en el tanque, m 3

14 Función de transferencia de un sistema de nivel de liquidonivel de liquido Si el Reynolds es menor que aproximadamente 2000, el flujo es laminar. En el caso laminar el flujo de fluido se produce en tuberías sin turbulencia. a) Caso lineal Como se ha mencionado anteriormente, un sistema se puede considerar lineal si el flujo es laminar. En este caso la resistencia al caudal de salida es lineal y estará dado por: q o = R h El sistema debe mantener constante el nivel de líquido en el tanque (salida) para lo cual debe regular el caudal de entrada (entrada). Función de transferencia en el dominio de la Laplace.

15 1. Haciendo un balance de materiales al estado no estacionario entrada – salida = acumulación si V = Ah; dV = Adh y q o = h/R 2. Haciendo un balance de materiales al estado estacionario definiendo la constante de tiempo, AR = t, donde h s = nivel de líquido en el estado estacionario q s = caudal de entrada en el estado estacionario 1. Definiendo las variables de desviación, para lo cual restamos la Ec. (6.57) de la Ec. (6.56) se tiene:

16 Las variables de desviación están dadas por: (h – h s ) = H (q – q s ) = Q con lo cual la Ec. (6.58) se escribe: 2. Tomando la transformada de Laplace a la Ec. (6.59) se tiene: t[sH(s) – H(0)] + H(s) = R Q(s) Como se ha visto anteriormente, H(0) = 0 con lo cual se tiene: t sH(s) + H(s) = R Q(s) H(s) [ts + 1] = R Q(s) Función de Transferencia