UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL, SISTEMAS Y ARQUITECTURA. ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL APLICACIÓN DE LA ECUACION GENERAL DE LA ENERGIA
CURSO: MECÁNICA DE FLUIDOS I
DOCENTE: ING. HUANGAL CASTAÑEDA NELSON CICLO: EXTRAORDINARIO-2014E INTEGRANTES: QUESQUÉN ISIQUE WILLIAN DÍAZ VÁSQUEZ MICHAEL CHUMIOQUE DELGADO MILTON MEDINA DÍAZ EDER STALIN
INTRODUCCION
Esta rama de la mecánica de fluidos se ocupa de las leyes de los fluidos en movimiento; estas leyes son enormemente complejas, y aunque la hidrodinámica tiene una importancia práctica mayor que la hidrostática, sólo podemos tratar aquí algunos conceptos básicos. El interés por la dinámica de fluidos se remonta a las aplicaciones más antiguas de los fluidos en ingeniería. Arquímedes realizó una de las primeras contribuciones con la invención, que se le atribuye tradicionalmente, del tornillo sin fin. La acción impulsora del tornillo de Arquímedes es similar a la de la pieza semejante a un sacacorchos que tienen las picadoras de carne manuales. Los romanos desarrollaron otras máquinas y mecanismos hidráulicos; no sólo empleaban el tornillo de Arquímedes para bombear agua en agricultura y minería, sino que también construyeron extensos sistemas de acueductos, algunos de los cuales todavía funcionan. En el siglo I a.C., el arquitecto e ingeniero romano Vitrubio inventó la rueda hidráulica horizontal, con lo que revolucionó la técnica de moler grano. Cubren diferente aspectos de la ingeniería, la física, las matemáticas, etc. Están destinadas a solucionar problemas de la vida cotidiana así como para desarrollar nueva tecnología y descubrir nuevos campos de la ciencia.
OBJETIVOS
Algunas de las restricciones que se establecieron para el uso de la ecuación de Bernoulli, se puede eliminar al expandir la ecuación a lo que se conoce como ecuación de la energía:
Identificar las condiciones bajo las cuales se presentan perdidas de energía en los sistemas de flujo
Identificar por los medios se puede agregar energía a un sistema de flujo
Identificar por los medios se puede eliminar energía a un sistema de flujo
Expandir la ecuación de Bernoulli para formar la ecuación de la energía, tomando en cuenta las perdidas, ganancias y eliminaciones de energía.
Aplicar la ecuación de la energía a una variedad de problemas prácticos
APLICACIÓN
La energía se define como la capacidad de desarrollar un trabajo y el agua ya sea en reposo o en movimiento tiene esa capacidad de generar trabajo a través de sus diferentes componentes de energía, lo cual se ha demostrado desde los tiempos antiguos con los molinos de agua, la facilidad o dificultad de navegar en arroyos, ríos y canales, la generación de energía eléctrica por medio de turbinas, etc., por lo que resulta de gran importancia en la mayoría de las aplicaciones de la hidráulica, el comprender e identificar los tipos de energía que puede tener el agua y como se afectan entre sí cada una de las partes que la componen, así como entender cómo se disipan o transforman algunas de ésas energías, lo cual nos permitirá definir el comportamiento hidráulico que tendrá el agua en un depósito, en un conducto o cuando se descarga a la atmósfera, para poder aprovecharlo en beneficio del ser humano.
ECUACIÓN GENERAL DE LA ENERGÍA Los primeros experimentos cuidadosamente documentados del rozamiento en flujos de baja velocidad a través de tuberías fueron realizados independientemente por Poiseuille y por Hagen. El primer intento de incluir los efectos de la viscosidad en las ecuaciones matemáticas se debió a Navier e, independientemente, a Stokes, quien perfeccionó las ecuaciones básicas para los fluidos viscosos incompresibles. Actualmente se las conoce como ecuaciones de Navier-Stokes, y son tan complejas que sólo se pueden aplicar a flujos sencillos. Uno de ellos es el de un fluido real que circula a través de una tubería recta. El teorema de Bernoulli no se puede aplicar aquí, porque parte de la energía mecánica total se disipa como consecuencia del rozamiento viscoso, lo que provoca una caída de presión a lo largo de la tubería. Las ecuaciones sugieren que, dados una tubería y un fluido determinados, esta caída de presión debería ser proporcional a la velocidad de flujo. Los experimentos demostraron que esto sólo era cierto para velocidades bajas; para velocidades mayores, la caída de presión era más bien proporcional al cuadrado de la velocidad.
hA hR hL
= Energía añadida o agregada al fluido por una bomba u otro dispositivo = Energía retirada o removida del fluido mediante un dispositivo mecánico, por ejemplo una turbina = Perdidas de energía por parte del fluido por efecto de fricción o por presencia de válvulas, conectores, y rugosidad de tuberías
PÉRDIDAS DE ENERGÍA (hL): Las pérdidas totales de energía hL es dada por
hL perdidas por accesorios perdidas por fricciónen tuberías Las pérdidas de energía por accesorios = se dan por cambios de dirección y velocidad del fluido en válvulas te, codos, aberturas graduales y súbitas entre otros Las pérdidas por fricción = se dan por el contacto del fluido con las paredes de las tuberías y conductos que por lo general son rugosos
COMPARACION DE VELOCIDADES EN DOS PUNTOS DIFERENTES DE UN SITEMA DE TUBERIAS El proyecto consiste en comparar la velocidad de flujo en un sistema de tuberías con el mismo diámetro, proyectados a la misma altura, obteniendo la pérdida de carga local y por fricción de los diferentes elementos que lo componen, por medio de la ecuación general de la energía en la mecánica de fluidos.
DISEÑO DEL PROYECTO:
MATERIALES: Motor de agua pequeño
Codos de ½ pulgada
Tubería T de ½ pulgada
Almacenador de aguar de 20lt
Llave de paso
Manguera Transparente
PRODECIMIENTO: Se conectara la manguera tranparente al almacenador de agua al mismo nivel de la bomba de agua, la cual que estará conectada con el sistema de tubería. Se colocara una llave de paso para controlar el paso del agua a la hora de realizar la demostración. Se colocara una tubería de 40 cm en dos puntos diferentes del sistema diseñado. Se encenderá la bomba de agua la cual impulsara el flujo de agua por el sistema de tubería, lo cual se podrá obtener debido a que la fuerza de gravedad hará descender el agua del depósito a través de la manguera conectada a la bomba. Se observara la diferencia del flujo de agua en dos puntos diferentes del sistema de tuberías y se procederá a explicar los cálculos obtenidos. CONCLUSIONES Pero en general en cualquier parte donde se tenga un fluido se podrán aplicar los términos y conceptos que para el tema estén desarrollados. El teorema de Bernoulli. (ECUACION GENERAL DE LA ENERGIA) Es la ley fundamental que rige el movimiento de los fluidos, relacionada con la velocidad y la presión del mismo. Para poder acabo cálculos acerca de la mecánica de fluidos es necesario analizar la situación de la cual se quieren realizar dichos cálculos. El análisis consta de leyes, procedimientos y conceptos que se tienen que conocer para realizar una estimación acertada de los cálculos a realizar.
En el caso de la dinámica de fluidos "las únicas fuerzas de superficie son las provocadas por la presión, que sumadas a las demás fuerzas, o de gravedad, son las responsables del movimiento del fluido". Bajo estas condicione Newton represento su segunda ley.
RECOMENDACIONES Verificar que durante el llenado del tanque de alimentación y descarga no ocurran derrames de agua por las mangueras. Cualquier maniobra en las proximidades de los tubos de nivel diferenciales instalados junto a los medidores de flujo, debe hacerse cuidadosamente debido a los riesgos de ruptura de los mismos.
BIBLIOGRAFIA: Mecánica de Fluidos / 3ra Edición / Irving H. Shames Mecánica de fluidos Robert mott MECANICA DE FLUIDOS/ Fay A. James/Editorial CECSA Cuarta Edición INTRODUCCION A LA MECANICA DE FLUIDOS. 2da. Edición. Fernández Larrañaga Bonifacio. Alfa omega Grupo Editorial. México 1999.
