Hidrodinámica

Física. Hidrodinámica. Régimen laminar. Régimen turbulento. Línea de corriente. Tubo de corriente. Ecuación de continuidad. Teorema de Bernoulli. Efecto Venturi. Número de Reynolds. Viscosidad cinemática. Viscosidad dinámica

  • Enviado por: Reju
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Cuestionario

  • Concepto y definición de Hidrodinámica.
    Régimen laminar y turbulento. Explicarlo

  • Explicar los conceptos, línea de corriente y tubo de corriente. Enumerar características principales de tubo de corriente.

  • Gasto o caudal. Definición. Expresión matemática y unidades

  • Ecuación de continuidad. Expresión matemática. Unidades. Explicar su significado y un caso práctico.

  • Teorema de Bernoulli. Se lo considera la ecuación fundamental de la Hidrodinámica. Es a la aerodinámica como el principio de conservación de energía a la mecánica. Realizar un esquema de una conducción que permita explicar el teorema de Bernoulli y plantear la ecuación matemática que lo representa, indicando claramente, que es y que representa cada término y unidad.

  • Aplicación del teorema de Bernoulli.

  • A) A partir del teorema de Bernoulli deducir la ecuación fundamental de la Hidrodinámica.

    B) Aplicando el teorema de Bernoulli al caso fundamental de la salida de un líquido, por un orificio practicado en la pared o fondo del recipiente que lo contiene, demostrar la velocidad de salida por el mismo.

    vs. = "2.g.h

    Siendo h la distancia entre la superficie libre del liquido y el orificio. ( Teorema de Torriccelli )

  • Efecto Venturi. Explicar en que consiste.

  • Aplicaciones del efecto Venturi. Explicar las siguientes aplicaciones.

  • A) Trompa de agua.

    B) Pulverizador.

    C) Mechero Bunsen.

    9) Definir viscosidad cinemática y dinámica. Unidades.

    10)Definir perdida de carga en una tubería, indicando que la ocasiona.

    11)Número de Reynolds. Expresión matemática. Concepto.

    1) La hidrodinámica estudia todos los fluidos compuestos de moléculas que se encuentran en movimiento constante. Sin embargo, en la mayor parte de las aplicaciones de ingeniería, nos interesa más conocer el efecto global o promedio (es decir, macroscópico) de las numerosas moléculas que forman el fluido.

    Los regimenes se pueden clasificar en laminares o turbulentos teniendo en cuenta la estructura interna del flujo. En un régimen laminar, la estructura del flujo se caracteriza por el movimiento de láminas o capas. La estructura del flujo en un régimen turbulento por otro lado, se caracteriza por los movimientos tridimensionales, aleatorios, de las partículas de fluido, superpuestos al movimiento promedio.

    2) Se denomina línea de corriente al lugar geométrico de los puntos tangentes al vector velocidad de las partículas de fluido en un instante determinado. En particular, la línea de corriente que se encuentra en contacto con el aire, se denomina línea de agua.

    Mientras que tubo de corriente es la superficie formada por las líneas de flujo que parten de una curva cerrada.


    1ro: No hay flujo a través de la superficie del tubo de corriente. 2do: Solo hay tubo de corriente si la velocidad es diferente de 0.

    3) Caudal es la cantidad de fluido que pasa a través de una sección en la unidad de tiempo, medido en volumen.
    Si en vez de medir la cantidad que circula en volumen se lo establece en peso se lo puede definir como gasto. A ello lo designamos con la letra Q.  Las unidades dependen del sistema usado.

     Sistema Inglés:  

    'Hidrodinámica'

    'Hidrodinámica'

    'Hidrodinámica'

     Sistema Métrico:                                                                                                                                    

    'Hidrodinámica'

     

    4) La ecuación de continuidad o conservación de masa es una herramienta muy útil para el análisis de fluidos que fluyen a través de tubos o ductos con diámetro variable. En estos casos, la velocidad del flujo cambia debido a que el área transversal varía de una sección del ducto a otra.

    'Hidrodinámica'

      'Hidrodinámica'
     

    5 y 6)A) 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. Fue expuesto por Daniel Bernoulli en su obra Hidrodinámica (1738) y expresa que en un fluido ideal (sin viscosidad ni rozamiento) en régimen de circulación por un conducto cerrado, 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.- Cinético: 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 presión que posee.

    La siguiente ecuación conocida como "Ecuación de Bernoulli" (Trinomio de Bernoulli) consta de estos mismos términos.

    'Hidrodinámica'

    V = velocidad del fluido en la sección considerada.

    g = aceleración gravitatoria

    h = altura geométrica en la dirección de la gravedad

    P = presión a lo largo de la línea de corriente

     = densidad del fluido

    'Hidrodinámica'

    6) B) TEOREMA DE TORRICELLI.

    Es una aplicación de Bernuilli y estudia el flujo de un líquido contenido en un recipiente, a través de un pequeño orificio, bajo la acción de la gravedad.

    A partir del teorema de Torricelli se puede calcular el caudal de salida e un liquido por un orificio. La velocidad de un líquido en una vasija abierta, por un orificio, es la que tendría un cuerpo cualquiera, cayendo libremente en el vacío desde el nivel del líquido hasta el centro de gravedad del orificio

    7) El efecto Venturi consiste en que la corriente de un fluido dentro de un conducto cerrado disminuye la presión del fluido al aumentar la velocidad cuando pasa por una zona de sección menor. Si en este punto del conducto se introduce el extremo de otro conducto, se produce una aspiración del fluido contenido en este segundo conducto.

    8) A) Trompa de agua: Tiene el funcionamiento de un efecto Venturi. En este caso se considera una corriente e agua que pasa por un tubo que se estrecha en su extremo para aumentar la velocidad del líquido. El gas exterior penetra por la parte abierta y es arrastrado por la corriente. Si este conjunto se pone en comunicación con un recinto cerrado, se produce en él un vacío.

    B) Mechero Bunsen: El gas inflamable sale a gran velocidad por un estrecho orificio, verificándose una succión de aire exterior. La admisión del aire puede ser controlada por un orificio. Es una consecuencia del teorema de Bernuilli, que consiste en que los estrechamientos de una tubería se producen un aumento de la velocidad del líquido y como consecuencia una disminución de presión.

    C) tubo de pitot o pulverizador:

    Sirve para medir la velocidad de corriente de un líquido, introduciendo en el tubo un pequeño tubo de vidrio doblado y en el que se puede efectuar una medida de las distancias entre los niveles superiores del líquido en sus dos ramas. Este dispositivo se emplea en el estudio de velocidades de aviones etc. Un dispositivo muy parecido a el es la Sonda de Prandtl.

    9) Viscosidad cinemática: Representa la característica propia del líquido desechando las fuerzas que genera su movimiento, obteniéndose a través del cociente entre la viscosidad absoluta y la densidad del producto en cuestión. Su unidad es el stoke o centistoke (cm2/seg).

    Viscosidad Cinemática (CSt) = Viscosidad Absoluta / Densidad

    Viscosidad absoluta: Representa la viscosidad dinámica del líquido y es medida por el tiempo en que tarda en fluir a través de un tubo capilar a una determinada temperatura.

    Sus unidades son el poise o centipoise (gr./SegCm), siendo muy utilizada a fines prácticos.

    10) La perdida de carga en una tubería o canal, es la pérdida de energía dinámica del fluido debida a la fricción de las partículas del fluido entre sí y contra las paredes de la tubería que las contiene.

    Pueden ser continuas, a lo largo de conductos regulares, o accidental o localizada, debido a circunstancias particulares, como un estrechamiento, un cambio de dirección, la presencia de una válvula, etc.

    11) El número de Reynolds es un número adimensional utilizado en mecánica de fluidos, diseño de reactores y fenómenos de transporte para caracterizar el movimiento de un fluido. Además el número de Reynolds permite predecir el carácter turbulento o laminar en ciertos casos.

    'Hidrodinámica'
    'Hidrodinámica'

    : densidad del fluido

    vs: velocidad característica del fluido

    D: Diámetro de la tubería a través de la cual circula el fluido

    : viscosidad del fluido

    : viscosidad cinemática del fluido

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