Practica energía, mecánica de fluidos


CUADERNO
DE
PRÁCTICAS




Mecánica de fluidos







ÍNDICE

















SESIÓN 1: PRÁCTICA DE ENERGÍA
- Objeto de la práctica
Esta práctica tiene como objeto analizar los siguientes apartados:
Visualización de la Ecuación de la Energía
El objetivo fundamental de la práctica es comprobar la ecuación de la energía experimentalmente. Para ello, seránecesario determinar la altura piezométrica, la altura de velocidad mediante un tubo de Pitot y la altura de posición, todo ello aplicado a un venturi.
Transformaciones energéticas
La disminución de la sección de paso del fluido en el Venturi, provocará un aumento de la velocidad del flujo en dichas secciones, que debe ser compensado con una disminución de la altura piezométrica, puesto que elteorema de Bernoulli establece la conservación energía mecánica del fluido en cada línea de corriente.
Medición y contraste velocidades
La velocidad del fluido en el venturi la mediremos mediante dos procedimientos; una será mediante el tubo de Pitot. Sabiendo la altura piezométrica en un punto y la altura del tubo de pitot en ese mismo punto, restamos ambos valores dando como resultado laenergía cinética, por lo que la velocidad la sacamos con la fórmula:
La otra forma de determinar la velocidad sería midiendo de forma experimental el tiempo que tarda un determinado caudal en atravesar el venturi, posteriormente con la fórmula del caudal , determinamos la velocidad.
Finalmente contrastaremos ambas velocidades.

- Aspectos teóricos
Ecuación de la Energía
La ecuación de laenergía representa el principio de conservación de la energía mecánica aplicado al caso de una corriente fluida ideal, es decir, con un fluido sin viscosidad (y sin conductividad térmica). La deducción se hizo a partir de medidas de presión y velocidad en conductos, consiguiendo relacionar los cambios habidos entre ambas variables.
De esta forma se llegó a la deducción de la fórmula de laecuación de la energía, que entre dos puntos es la siguiente:
=

La interpretación de cada término es la siguiente:
- Un cuerpo de masa m situado a una altura z, posee una energía potencial o de posición, referida al plano de referencia situado en cota cero: p E = mgz . El término z representa por tanto la energía potencial del fluido por unidad de peso, y se le designa como altura de cota.

- Eltérmino p / representa la energía necesaria para elevar la unidad de peso del elemento de fluido hasta la altura p / . Se le denomina altura de presión. A la suma de las alturas de potencial y de presión se le conoce como altura piezométrica, porque se corresponde con la altura de columna observada con un tubo piezométrico conectado a una conducción con un líquido.

- Finalmente, el término V2 /2g representa la energía cinética por unidad de peso del elemento de fluido y se le llama altura de velocidad.

Medición de la altura de presión
En los extremos del Venturi se encuentran ubicados dos depósitos: uno a la izquierda, por el que el fluido penetra en la instalación y otro a la derecha, por el que el fluido abandona la instalación.
Del Venturi salen cuatro tubos que van a lospiezómetros. En la parte posterior de los piezómetros, sobre un panel, se encuentra una escala graduada en mm, sobre la que se determina la altura piezométrica alcanzada por el fluido en cada punto.

Medición de la altura total
La altura total es la suma de la estática, la cinética y las pérdidas. En nuestro caso determinaremos la estática al principio del Venturi y al final mediante piezómetros.Posteriormente con el tubo de pitot mediremos la velocidad en dichos puntos y determinaremos las pérdidas sacando así la altura total.

Medición del caudal
El dispositivo experimental dispone de una llave de paso que permite, mediante una menor o mayor apertura, la regulación del caudal que fluye por la instalación. Dicho caudal se determina mediante un método volumétrico, es decir, se...