Mecanica de fluidos

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INTRODUCCIÓN

La Ingeniería Fluido mecánica conjuga los principios teóricos con la aplicación técnica de la Mecánica de Fluidos, es decir, pretende transmitir los conceptos fundamentales de las leyes que rigen el comportamiento de los fluidos, para que se puedan entender y abordar problemas reales de ingeniería en sus diversos campos de aplicación.

Es obvio que la Mecánica de Fluidoscomprende una amplia gama de problemas. Desde el punto de vista del descriptor esta disciplina, trata de iniciar a los futuros Ingenieros Técnicos en la Fluido mecánica, que se concibe como una parte de la mecánica cuyo campo se generaliza a todos los fluidos, pero el análisis del comportamiento de éstos, núcleo de dicha disciplina, debe atender al objetivo a que se destina, en este caso, principalmenteen las obras e instalaciones hidráulicas (tuberías, canales, presas, etc.) y en las turbo máquinas hidráulicas (bombas y turbinas).

En el siguiente informe se establecerá algunos parámetros en forma generalizada de los conceptos básicos y ecuaciones elementales de los sistemas de tubos paralelos y así determinar su incidencia en la mecánica de fluidos.

DESARROLLO

Tuberías en paraleloEl caudal total que se quiere transportar se divide entre las tuberías existentes y que la pérdida de carga en cada una de ellas es la misma.

Continuidad:

Velocidad media:

Balance de energía:

Tubería 1:

Tubería 2:

Tubería 3:

Como: pa = Pb = 0 ; Va = Vb = 0 ; za - zb = Ht

SISTEMA PARALELO EN TUBERÍA COMÚN:

Un sistema paralelo de tubería común, incluye dos ramas dispuestascomos e muestra en la figura. La rama inferior se agrega para evitar que parte del fluido pase a través del intercambio de calor, permitiendo el flujo continuo, mientras que se le da servicio al equipo.

CAUDAL en Camino (CAUDAL distribuido EN SISTEMA DE TUBERÍAS PARALELAS).

Sistema hidráulico en el cual el caudal, o gasto, se reparte a lo largo de su recorrido. Sea un elemento de tuberíacomo el que se muestra en la figura.

Aplicando la ecuación de Continuidad a la tubería, se tiene que:

Así, el gasto que entra al elemento de volumen es:

Se sabe que la ecuación de Darcy - Weisbach para una tubería de iguales dimensiones y que no entrega gasto distribuido y donde circula QD es:

Donde: QD: caudal de diseño: es aquel caudal que circularía por una tubería que no entrega gastoen camino, de material y dimensiones idénticas a las que entrega gasto y con igual pérdida de carga.

Por otro lado, la pérdida de carga en el elemento de volumen es:

Reemplazando (2):

Integrando sobre toda la tubería:

De (1): y reemplazando en (4):

Igualando las expresiones (3) y (5):

Reemplazando (1) en (6):

En la práctica:

EL FLUJO DE FLUIDO EN TUBERÍAS DE SISTEMAPARALELO

La situación ideal del flujo en una tubería se establece cuando las capas de fluido se mueven en forma paralela una a la otra. Esto se denomina "flujo laminar". Las capas de fluido próximas a las paredes internas de la tubería se mueven lentamente, mientras que las cercanas al centro lo hacen rápidamente. Es necesario dimensionar las tuberías de acuerdo al caudal que circulará por ellas,una tubería de diámetro reducido provocará elevadas velocidades de circulación y como consecuencia perdidas elevadas por fricción; una tubería de gran diámetro resultará costosa y difícil de instalar.

SISTEMA DE TUBERÍA EN PARALELO DE Redes abiertas.

No existe un método especial, dado que se conocen las demandas del flujo.

Dada una cierta geometría, se deben calcular las presiones en losnodos

Dadas estas presiones requeridas en los nodos, se debe diseñar la red

SISTEMA DE TUBERÍA EN PARALELO DE Redes cerradas.

Se emplea generalmente el método de Hardy - Cross, el cual es un 0método iterativo, para una solución factible inicial.

Para cada tubería, siempre existe una relación entre la pérdida de carga y el caudal, de la forma:

Donde:

m: depende de la expresión...
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