Arquitectura

Universidad de El Salvador Facultad de Ingeniería y Arquitectura

1. Resumen

Laboratorio No. 3: Flujo de fluidos

1

Universidad de El Salvador Facultad de Ingeniería y Arquitectura

2. Introducción teórica
La Ecuación de Bernoulli se aplica a un fluido ideal entre los puntos 1 y 2 en una misma línea de corriente; cada uno de sus términos tiene unidades de presión y representanenergía por unidad de volumen: ( ) (1)

Otra variante muy utilizada de la ecuación de Bernoulli se obtiene dividiendo cada término entre ⁄ ⁄ , obteniéndose la siguiente ecuación: ⁄ ⁄ ( ) (2)

En la que cada término tiene unidades de altura, lo que representa la energía por unidad de peso que posee el fluido. Este análisis lo podemos generalizar para un tubo de corriente sin fuentes ni sumideros enlos límites físicos de la tubería. Si después de la entrada de la tubería insertamos una bomba hidráulica, ésta le proporcionara energía por unidad de peso al fluido, que representaremos por .

Generalizando aún más, podemos tomar en cuenta también en la ecuación (2) las pérdidas por viscosidad desde la entrada a la tubería hasta la salida, que es energía por unidad de peso ( ) que se transformade energía mecánica a ) aparecerá como una energía interna del sistema, por lo que este término (

disminución de la energía mecánica al pasar el fluido del punto 1 al 2. Con estas consideraciones la ecuación de Bernoulli puede aplicarse a fluidos reales y queda de la siguiente manera: ( ) (3)

Ahora, se puede aplicar la ecuación (3) al circuito hidráulico de la figura siguiente:
LaboratorioNo. 3: Flujo de fluidos

2

Universidad de El Salvador Facultad de Ingeniería y Arquitectura

Figura No. 1: Representación de un circuito hidráulico sencillo.

La bomba hidráulica se utiliza para abastecer de agua a un depósito superior, suponga que queremos seleccionar una bomba para este circuito, un propósito del análisis podría ser calcular la energía que debe proporcionar la bomba alfluido para que llegue con cierta velocidad al punto 2. Ambos depósitos están abiertos a la atmósfera, por lo que el nivel 1 será muy pequeña, así , además, y ; , por lo que al

y si el área del depósito inferior es muy grande, la velocidad con que desciende plantear de nuevo la ecuación (3) y simplificar, esta se reduce a: ⁄ ( ) (4)

Por lo tanto la energía por unidad de peso que debeproporcionar la bomba al fluido es: ⁄ (5)

En un modelo del flujo de fluidos, en el cual ignoramos las fuerzas disipativas (perdidas por viscosidad) se tiene que: ⁄
Laboratorio No. 3: Flujo de fluidos

0, entonces: (6)
3

Universidad de El Salvador Facultad de Ingeniería y Arquitectura

POTENCIA DE UNA BOMBA HIDRAULICA La ecuación (6) expresa que en un flujo Ideal, la bomba hidráulica debeproporcionar al líquido energía para vencer la altura a que subirá mas la energía cinética que llevará al salir; esta ecuación es utilizada frecuentemente para seleccionar la altura de una bomba hidráulica necesaria en una aplicación específica (los datos de placa de las bombas indican caudal o flujo volumétrico y altura útil que son capaces de proporcionar). Sin embargo, al instalar la bomba esnecesario saber la potencia que demandará para trabajar, lo que estará relacionado con el tipo de motor eléctrico que moverá a la bomba y la instalación eléctrica para alimentar al motor. Está potencia podemos obtenerla de una consideración sencilla: debemos pasar de unidades de energía por unidad de peso ( ) a unidades de potencia ( ó ) en unidades ( ( ) a las ) y

El análisis dimensional indicaque para pasar de unidades

se debe multiplicar por el peso del fluido en

dividir por el tiempo en que se proporciona esa energía ( ). Así que: ; pero Donde la bomba demanda es: , o sustituyendo de (6): ( Para el desarrollo de este laboratorio: = densidad del agua ( = razón de flujo o caudal, en = aceleración de la gravedad ( = velocidad de salida de agua, en . en la Ciudad Universitaria) ;...