Fluidos

Universidad de San Carlos de Guatemala
Facultad de Ingeniería
Escuela de Ingeniería Civil
Mecánica de Fluidos
Laboratorio de Mecánica de Fluidos

PRÁCTICA No. 3
Comprobación del Teorema de Bernoulli

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Sección de Clase: “A”
Sección de laboratorio: “3.1”
Guatemala, 29 de marzo de 2011

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

GENERAL

* Conocerel teorema de Bernoulli.

ESPECÍFICOS

* Comprobar la validez de la ecuación de Bernoulli utilizando piezómetros.

* Determinar las transformaciones de energía cinética en energía de presión y viceversa.

* Evaluar el comportamiento de la presión dinámica a lo largo de una tubería de sección variable.

* Evaluar el comportamiento de la velocidad a lo largo de una tubería desección variable.

MARCO TEÓRICO
Principio de Bernoulli

El principio de Bernoulli, también denominado ecuación de Bernoulli o Trinomio de Bernoulli, describe el comportamiento de un fluido moviéndose a lo largo de una línea de corriente. Expresa que en un fluido ideal (sin viscosidad ni rozamiento) en régimen de circulación por un conductocerrado, la energía que posee el fluido permanece constante a lo largo de su recorrido. La energía de un fluido en cualquier momento consta de tres componentes:
1. Cinética: es la energía debida a la velocidad que posea el fluido.
2. Potencial gravitacional: es la energía debido a la altitud que un fluido posea.
3. Energía de flujo: es la energía que un fluido contiene debido a la presiónque posee.
La siguiente ecuación conocida como "Ecuación de Bernoulli" (Trinomio de Bernoulli) consta de estos mismos términos.

Donde:
* V = velocidad del fluido en la sección considerada.
* g = aceleración gravitatoria
* z = altura en la dirección de la gravedad desde una cota de referencia.
* P = presión a lo largo de la línea de corriente.
* ρ = densidad del fluido.
Paraaplicar la ecuación se deben realizar los siguientes supuestos:
* Viscosidad (fricción interna) = 0 Es decir, se considera que la línea de corriente sobre la cual se aplica se encuentra en una zona 'no viscosa' del fluido.
* Caudal constante
* Flujo incompresible, donde ρ es constante.
* La ecuación se aplica a lo largo de una línea de corriente o en un flujo irrotacionalRapidez de flujo de fluido
La cantidad de flujo que fluye en un sistema por unidad de tiempo se puede expresar de las siguientes maneras:

Rapidez de flujo de volumen (Q):
Es el volumen de flujo de fluido que pasa por una sección por unidad de tiempo (más conocida como CAUDAL).
Q = v ⋅A
Donde v: velocidad promedio del flujo
A: área de la sección transversal

Rapidez de flujo de peso(W):
Es el peso de fluido que fluye por una sección por unidad de tiempo.
W = γ ⋅Q
γ: peso específico del fluido
Q: rapidez de flujo de volumen o caudal

Rapidez de flujo de masa (M):
Es la masa de fluido que fluye por una sección por unidad de tiempo.
M = ρ ⋅Q
ρ: densidad del fluido
Q: rapidez de flujo de volumen o caudal

La ecuación de continuidad
Si un fluido fluyedesde la sección 1 hacia la sección 2 con rapidez constante, es decir, si la cantidad de fluido que pasa por cualquier sección en un cierto tiempo dado es constante, entonces la masa de fluido que pasa por la sección 2 en un tiempo dado debe ser la misma que la que fluye por la sección 1, en el mismo tiempo. Entre las secciones 1 y 2 no hay ni generación ni acumulación de masa por unidad detiempo, esto es:
M1 = M2

Como M = ρ ⋅ v ⋅A, entonces:
ρ 1 ⋅ v1 ⋅A1 = ρ2 ⋅ v2 ⋅A2

Si el fluido que circula entre las secciones 1 y 2 es incompresible (ρ 1 = ρ2), la ecuación de continuidad se expresa por:
v1 ⋅A1 = v2 ⋅A2
Q 1 = Q 2

DESCRIPCIÓN DEL ENSAYO

* Hacer circular agua a través de la tubería de sección variable.
* Tomar las alturas de las columnas de agua en cada uno de...