Sistemas
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Publicado: 5 de marzo de 2010
SISTEMAS DE FLUJO ESTABLE
Los modelos de flujo estable permiten predecir las características hidráulicas de los sistemas de canales abiertos, al considerar que todos los factores que afectan las condiciones de flujo no han cambiado por un período suficiente para permitir que las condiciones de flujo dentro del canal se mantengan constantes, esto es, el tiempo suficiente para alcanzar lascondiciones de flujo estable. Los modelos de simulación dinámica permiten predecir las características hidráulicas de los canales abiertos al variar con el tiempo; es decir, bajo condiciones de flujo variable. Es por esto que, excepto para condiciones de diseño muy específicas, los modelos de flujo estable no pueden utilizarse para evaluar las características hidráulicas y la operación de sistemas decanales abiertos, que son operados en forma frecuente o que experimentan entradas y salidas variables.
El que un proceso se llame estable significa que la cantidad total de masa dentro del volumen de control no cambia con el tiempo, es decir, la masa dentro de los límites del sistema es siempre la misma. En este tipo de procesos es importante el flujo másico.
El principio de conservación de lamasa para un sistema general de flujo estable con entradas y salidas múltiples se expresa en forma de tasa como flujo estable.
kg/s
Esta expresa que la sumatoria de las tasas de masa que entran es igual a la sumatoria de las tasas de masa que salen.
Dispositivos comunes en ingeniería como toberas, difusores, turbinas, compresores y bombas, solo poseen una entrada y una salida de corriente,por lo tanto al generalizar para dispositivos de una sola corriente tenemos:
Flujo estable, corriente única
Flujo incompresible, estable
m3/s
ECUACIÓN DE FLUJO ESTABLE
Para explicar la ecuación de flujo estable William Kearton (2) representa mediante un rectángulo, un dispositivo (Tobera, turbina o álabe) a través del cual fluye vapor o gas constantemente.
Representación de undispositivo (Tobera, Turbina o Alabe)
a través del cual fluye vapor o gas.
El fluido entra al dispositivo por un ducto con área transversal A1, y velocidad V1, y sale de este por un segundo ducto, con área transversal A2 a una velocidad V2 . Adicionalmente, el dispositivo (a excepción de las toberas) puede suministrar un trabajo mecánico Wm, recibir energía calorífica Q y realizar un trabajo W1, para oponerse a las fuerzas de fricción dentro del mismo.
Siguiendo el mismo análisis para el ducto de salida el trabajo realizado para evacuar el fluido del dispositivo es igual a:
La diferencia entre el trabajo requerido para introducir el fluido en el sistema y el trabajo requerido para sacar el fluido del sistema, representa un suministro de energía. Duranteel proceso, ocurre un cambio en la energía interna del fluido entre la entrada y la salida del sistema, representadas por E1 y E2.
De acuerdo con la explicación anterior y con el principio de conservación de la energía se puede decir que:
Energía Total que entra = Energía Total que sale
Esta expresión se conoce como ecuación de flujo estable.
SISTEMAS DE FLUJO CERRADOUn sistema cerrado es uno que no tiene entrada ni salida de masa, también es conocido como masa de control. El sistema cerrado tiene interacciones de trabajo y calor con sus alrededores, así como puede realizar trabajo de frontera.
La ecuación general para un sistema cerrado (despreciando energía cinética y potencial) es:
Q − W = U
Donde Q es la cantidad total de transferencia de calorhacia o desde el sistema (positiva cuando entra al sistema y negativa cuando sale de este), W es el trabajo total (negativo cuando entra al sistema y positivo cuando sale de este) e incluye trabajo eléctrico, mecánico y de frontera; y U es la energía interna del sistema.
SISTEMAS CERRADOS:
Son los sistemas que no presentan intercambio con el medio ambiente que los rodea, pues son herméticos a...
Los modelos de flujo estable permiten predecir las características hidráulicas de los sistemas de canales abiertos, al considerar que todos los factores que afectan las condiciones de flujo no han cambiado por un período suficiente para permitir que las condiciones de flujo dentro del canal se mantengan constantes, esto es, el tiempo suficiente para alcanzar lascondiciones de flujo estable. Los modelos de simulación dinámica permiten predecir las características hidráulicas de los canales abiertos al variar con el tiempo; es decir, bajo condiciones de flujo variable. Es por esto que, excepto para condiciones de diseño muy específicas, los modelos de flujo estable no pueden utilizarse para evaluar las características hidráulicas y la operación de sistemas decanales abiertos, que son operados en forma frecuente o que experimentan entradas y salidas variables.
El que un proceso se llame estable significa que la cantidad total de masa dentro del volumen de control no cambia con el tiempo, es decir, la masa dentro de los límites del sistema es siempre la misma. En este tipo de procesos es importante el flujo másico.
El principio de conservación de lamasa para un sistema general de flujo estable con entradas y salidas múltiples se expresa en forma de tasa como flujo estable.
kg/s
Esta expresa que la sumatoria de las tasas de masa que entran es igual a la sumatoria de las tasas de masa que salen.
Dispositivos comunes en ingeniería como toberas, difusores, turbinas, compresores y bombas, solo poseen una entrada y una salida de corriente,por lo tanto al generalizar para dispositivos de una sola corriente tenemos:
Flujo estable, corriente única
Flujo incompresible, estable
m3/s
ECUACIÓN DE FLUJO ESTABLE
Para explicar la ecuación de flujo estable William Kearton (2) representa mediante un rectángulo, un dispositivo (Tobera, turbina o álabe) a través del cual fluye vapor o gas constantemente.
Representación de undispositivo (Tobera, Turbina o Alabe)
a través del cual fluye vapor o gas.
El fluido entra al dispositivo por un ducto con área transversal A1, y velocidad V1, y sale de este por un segundo ducto, con área transversal A2 a una velocidad V2 . Adicionalmente, el dispositivo (a excepción de las toberas) puede suministrar un trabajo mecánico Wm, recibir energía calorífica Q y realizar un trabajo W1, para oponerse a las fuerzas de fricción dentro del mismo.
Siguiendo el mismo análisis para el ducto de salida el trabajo realizado para evacuar el fluido del dispositivo es igual a:
La diferencia entre el trabajo requerido para introducir el fluido en el sistema y el trabajo requerido para sacar el fluido del sistema, representa un suministro de energía. Duranteel proceso, ocurre un cambio en la energía interna del fluido entre la entrada y la salida del sistema, representadas por E1 y E2.
De acuerdo con la explicación anterior y con el principio de conservación de la energía se puede decir que:
Energía Total que entra = Energía Total que sale
Esta expresión se conoce como ecuación de flujo estable.
SISTEMAS DE FLUJO CERRADOUn sistema cerrado es uno que no tiene entrada ni salida de masa, también es conocido como masa de control. El sistema cerrado tiene interacciones de trabajo y calor con sus alrededores, así como puede realizar trabajo de frontera.
La ecuación general para un sistema cerrado (despreciando energía cinética y potencial) es:
Q − W = U
Donde Q es la cantidad total de transferencia de calorhacia o desde el sistema (positiva cuando entra al sistema y negativa cuando sale de este), W es el trabajo total (negativo cuando entra al sistema y positivo cuando sale de este) e incluye trabajo eléctrico, mecánico y de frontera; y U es la energía interna del sistema.
SISTEMAS CERRADOS:
Son los sistemas que no presentan intercambio con el medio ambiente que los rodea, pues son herméticos a...
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