ecuacion general

7 Ecuación general de la energía
7.1 Algunas de las restricciones que se establecieron para el uso de la ecuación de OBJETIVOS Bernoulli, cuando se le desarrolló en el capítulo 6, se pueden eliminar al expandir la ecuación a lo que se conoce como ecuación general de la energía. Después de haber terminado el estudio de este capítulo, usted deberá ser capaz de:
1. Identificar las condiciones bajolas cuales se presentan pérdidas de energía en los sistemas de flujo de fluido.
2. Identificar los medios por los cuales se puede agregar energía a un sistema de flujo de fluido.
3. Identificar los medios por los cuales se puede eliminar energía de un sistema de flujo de fluido.
4. Expandir la ecuación de Bernoulli para conformar la ecuación general de la energía, tomando en cuenta pérdidas,ganancias y eliminaciones de energía.
5. Aplicar la ecuación general de la energía a una variedad de problemas prácticos.
6. Calcular la potencia agregada a un fluido mediante bombas.
7. Definir la eficiencia de una bomba.
8. Calcular la potencia requerida para operar una bomba.
9. Calcular la potencia transmitida por un fluido a un motor de fluido.
10. Definir la eficiencia de un motor defluido.
11. Calcular la producción de potencia de un motor de fluido.
7.2 Cuando desarrollamos la ecuación de Bernoulli en el capítulo 6, pusimos cuatro PÉRDIDAS Y ADICIONES restricciones para su uso, a saber: DE ENERGÍA
1. Es válida solamente para fluidos incompresibles.
2. No puede haber dispositivos mecánicos entre las dos secciones de interés.
3. No puede haber transferencia de calor haciael fluido o fuera de éste.
4. No puede haber pérdidas de energía debidas a la fricción.
En varios ejemplos ilustrativos del capítulo 6, la suposición de que se cum-plía con tales restricciones producía un error despreciable en el resultado. Sin em-bargo, para un sistema de flujo como el que se presenta en la figura 7.1, existen, definitivamente, algunas pérdidas y adiciones de energía entre lasdos secciones de interés. Para sistemas como éste, ya no es válida la ecuación de Bernoulli.
A pesar de que los detalles de la forma de calcular la magnitud de'las pérdi-das y de las adiciones de energía se darán más adelante, en la presente sección se describen las condiciones generales en las cuales se presentan.
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Capítulo 7 Ecuación general de la energía
FIGURA 7.1 Instalacióntípica de una línea de conductos en la que se muestra una bomba, válvulas, tes y otros acoplamientos. (Fuente de la fotografía: Ingersoll-Rand Co., Phillipsburg, NJ.)
7.2.1 Con respecto a su efecto sobre un sistema de flujo, los dispositivos mecánicos se Dispositivos mecánicos pueden clasificar de acuerdo con la característica de si éste entrega energía al flui-do o a si el fluido entrega energía aldispositivo.
Una bomba es un ejemplo común de un dispositivo mecánico que añade ener-gía a un fluido. Un motor eléctrico o algún otro dispositivo principal de potencia hace funcionar un eje de la bomba. Ésta entonces toma su energía cinética y la entrega al fluido, lo cual trae como resultado un aumento en la presión de fluido y éste empieza a fluir.
Se utilizan muchas configuraciones en el diseñode bombas. El sistema que se presenta en la figura 7.1 contiene una bomba centrífuga montada en línea con el proceso de entubado. En las figuras 7.2 y 7.3 se muestran dos tipos de bombas de
(a) Corte transversal
FIGURA 7.2 Bomba de engrane. (Fuente de la fotografía: Danfoss Fluid Power, una división de Danfoss, Inc., Racine, WI; fuente del diagrama: Machine Design Magazine.)
Engrane impulsorEngrane impulsado
(b) Diagrama de la trayectoria de flujo
Succión
7.2 Pérdidas y adiciones de energía
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FIGURA 7.3 Bomba de pistón. (Fuente de la fotografía: Danfoss Fluid Power, una división de Danfoss, Inc., Racine, WI; fuente del diagrama: Machine Design Magazine.)
(a) Corte transversal
potencia de fluido, capaces de producir presiones muy altas, en el intervalo com-prendido entre...