Docsity
Docsity

Prepara tus exámenes
Prepara tus exámenes

Prepara tus exámenes y mejora tus resultados gracias a la gran cantidad de recursos disponibles en Docsity


Consigue puntos base para descargar
Consigue puntos base para descargar

Gana puntos ayudando a otros estudiantes o consíguelos activando un Plan Premium


Orientación Universidad
Orientación Universidad

Mecanica de fluidos en fisica calor y ondas, Monografías, Ensayos de Física

asasdadcaszdasdcasdcaetgergerhrt6jhu6y7

Tipo: Monografías, Ensayos

2022/2023

Subido el 30/07/2023

jeizy-maiguel
jeizy-maiguel 🇨🇴

1 documento

1 / 6

Toggle sidebar

Esta página no es visible en la vista previa

¡No te pierdas las partes importantes!

bg1
1
Institución Universitaria de Barranquilla
Facultad de Educación Arte y Humanidades
Laboratorio de Física, calor y ondas
PRÁCTICA VIRTUAL NO. 1 FLUJO DE FLUIDOS
J. Maiguel1, J. Quintero2, J. Vergara3, E. Jerez4, R. Perez5
Tecnología en Gestión de Procesos Industriales1
Laboratório de Física, calor y ondas Grupo: 6_G5_Sol
Resumen
En el presente trabajo, con ayuda del laboratorio virtual Presión del Fluido Flujo PhET , se
examinó el comportamiento de un caudal realizándole diferentes modificaciones en relación con
el área donde fluye, con eso, se encontraron respuestas a algunos aspectos relacionados con la
mecánica de fluidos; ecuación de continuidad y ecuación de Bernoulli.
Palabras claves
Presión, Flujo, Mecánica, Kilopascal, Velocidad, Área, Densidad, Simulador, Hidrostática.
Abstract
In the present work, with the help of the virtual laboratory Presión del Fluido Flujo PhET , the
behavior of a flow was examined by making different modifications in relation to the area
where it flows, with that, we found answers some aspects related to fluid mechanics; continuity
equation and Bernoulli equation.
Keywords
Pressure, Flow, Mechanics, Kilopascal, Speed, Área, Density, Simulator, Hydrostatic.
1. Introducción
Los sistemas de tuberías sirven en general
para el transporte de fluidos. Cuando el
fluido pasa por una tubería, la energía de
presión del fluido disminuye debido a la
fricción y la energía interna del fluido
aumenta. La disminución de la energía
interna se manifiesta como pérdida de carga
en el fluido.
De modo que, con ayuda del laboratorio
virtual, se propone realizarle diferentes
transformaciones al área de la tubería con el
fin de observar el comportamiento del
movimiento del fluido teniendo en cuenta
que la viscosidad y la fricción serán
despreciadas, y así, darles respuesta a las
siguientes interrogantes:
a) ¿Qué pasa con la rapidez del fluido
cuando el área disminuye?
b) ¿Qué pasa con la presión cuando la
rapidez del fluido aumenta?
c) ¿El caudal sufrió algún cambio cuando
se modificaron los diámetros? ¿Por qué?
d) La presión es directamente proporcional
al área e inversamente proporcional a la
velocidad.
¿Esta afirmación es correcta o falsa?
2. Discusión Teórica
2.1. Mecánica de Fluidos
Podemos definir a la mecánica de fluidos
como:
“La rama de la física que se encarga de
estudiar a los fluidos y las fuerzas que los
provocan”
pf3
pf4
pf5

Vista previa parcial del texto

¡Descarga Mecanica de fluidos en fisica calor y ondas y más Monografías, Ensayos en PDF de Física solo en Docsity!

Facultad de Educación Arte y Humanidades

Laboratorio de Física, calor y ondas

PRÁCTICA VIRTUAL NO. 1 FLUJO DE FLUIDOS

J. Maiguel^1 , J. Quintero^2 , J. Vergara^3 , E. Jerez^4 , R. Perez^5

Tecnología en Gestión de Procesos Industriales^1 Laboratório de Física, calor y ondas Grupo: 6_G5_Sol Resumen En el presente trabajo, con ayuda del laboratorio virtual Presión del Fluido Flujo PhET, se examinó el comportamiento de un caudal realizándole diferentes modificaciones en relación con el área donde fluye, con eso, se encontraron respuestas a algunos aspectos relacionados con la mecánica de fluidos; ecuación de continuidad y ecuación de Bernoulli. Palabras claves Presión, Flujo, Mecánica, Kilopascal, Velocidad, Área, Densidad, Simulador, Hidrostática. Abstract In the present work, with the help of the virtual laboratory Presión del Fluido Flujo PhET, the behavior of a flow was examined by making different modifications in relation to the area where it flows, with that, we found answers some aspects related to fluid mechanics; continuity equation and Bernoulli equation. Keywords Pressure, Flow, Mechanics, Kilopascal, Speed, Área, Density, Simulator, Hydrostatic.

1. Introducción Los sistemas de tuberías sirven en general para el transporte de fluidos. Cuando el fluido pasa por una tubería, la energía de presión del fluido disminuye debido a la fricción y la energía interna del fluido aumenta. La disminución de la energía interna se manifiesta como pérdida de carga en el fluido. De modo que, con ayuda del laboratorio virtual, se propone realizarle diferentes transformaciones al área de la tubería con el fin de observar el comportamiento del movimiento del fluido teniendo en cuenta que la viscosidad y la fricción serán despreciadas, y así, darles respuesta a las siguientes interrogantes: a) ¿Qué pasa con la rapidez del fluido cuando el área disminuye? b) ¿Qué pasa con la presión cuando la rapidez del fluido aumenta? c) ¿El caudal sufrió algún cambio cuando se modificaron los diámetros? ¿Por qué? d) La presión es directamente proporcional al área e inversamente proporcional a la velocidad. ¿Esta afirmación es correcta o falsa? 2. Discusión Teórica 2.1. Mecánica de Fluidos Podemos definir a la mecánica de fluidos como: “La rama de la física que se encarga de estudiar a los fluidos y las fuerzas que los provocan”

Facultad de Educación Arte y Humanidades

Laboratorio de Física, calor y ondas La mecánica de fluidos también estudia las interacciones entre el fluido y el entorno que lo limita. La mecánica de fluidos se encuentra basada en diversas leyes, entre las cuales podemos destacar a la primera y la segunda ley de la termodinámica, además de la ley de conservación de la masa y la cantidad de movimiento. El estudio de la mecánica de fluidos parte de hipótesis, las cuales permiten desarrollar conceptos. 2.2. Propiedades de los fluidos 2.2.1. Densidad Se define como la masa por unidad de volumen. Sus unidades en el sistema

internacional son ¿.

Para un fluido homogéneo, la densidad no varía de un punto a otro y puede definirse simplemente mediante:

V

m

2.2.2. Presión Medida en pascales en el Sistema Internacional, la presión es la proyección de la fuerza que un fluido ejerce perpendicularmente a una unidad de superficie.

p =

F

A

2.2.3. Viscosidad Es la resistencia que ofrecen los fluidos a las deformaciones, y que tiende a impedir la fluidez. Cuanto mayor sea la viscosidad de un fluido menor será su tendencia a mantener regímenes turbulentos. 2.2.4. Peso específico Es la razón entre el peso de una cantidad de una sustancia y su volumen, medida según el Sistema Internacional en Newtons por

metro cubico ¿.

w

V

2.3. Ecuación de Continuidad La ecuación de continuidad no es más que un caso particular del principio de conservación de la masa. Se basa en que el caudal (Q) del fluido ha de permanecer constante a lo largo de toda la conducción. Dado que el caudal es el producto de la superficie de una sección del conducto por la velocidad con que fluye el fluido, tendremos que en dos puntos de una misma tubería se debe cumplir que, el caudal en el punto 1 (Q1) es igual que el caudal en el punto 2 (Q2). Que es la ecuación de continuidad y dónde:

A 1 ∗ v 1 = A 2 ∗ v 2

2.4. Ecuación de Bernoulli El teorema de Bernoulli es una aplicación directa del principio de conservación de energía. Con otras palabras, está diciendo que si el fluido no intercambia energía con el exterior (por medio de motores, rozamiento, térmica...) esta ha de permanecer constante. El teorema considera los tres únicos tipos de energía que posee el fluido que pueden cambiar de un punto a otro de la conducción. Estos tipos son; energía cinética, energía potencial gravitatoria y la energía debida a la presión de flujo (hidrostática). Veamos cada una de ellas por separado:

3. Métodos experimentales Como primer paso se procede a observar

cómo actuaria un caudal de 5000

L

s

sin ningún tipo de modificación en su área. Aquí conoceremos como actúa la velocidad y la presión en ella:

Facultad de Educación Arte y Humanidades

Laboratorio de Física, calor y ondas Tabla 1. Modificaciones de diámetro

5. Análisis de resultados y discusión De los resultados arrojados en la tabla 1 podemos afirmar las siguientes relaciones del caudal:

Presion

Relacion Inversa

6. Conclusiones Experiencia parte 1. Gracias a los resultados obtenidos sobre los comportamientos del caudal, pudimos recopilar la información necesaria para contestar los interrogantes previamente mencionados. 1. ¿Qué pasa con la rapidez del fluido cuando el área disminuye? R/ La relación de esta es inversamente proporcional, por lo tanto, la velocidad del fluido aumenta cuando su área donde circula disminuye. 2. ¿Qué pasa con la presión cuando la rapidez del fluido aumenta? R/ Como la respuesta anterior, esta también es una relación inversamente proporcional, ya que, si la rapidez aumenta, quiere decir que su área disminuyo, y con él, también la presión. 3. ¿El caudal sufrió algún cambio cuando se modificaron los diámetros? ¿Por qué? R/ No sufrió ningún cambio, el caudal permaneció estable en todo momento, sin importar la variación que existió en la tubería, por lo tanto existe una conservación de la masa del líquido a lo largo de toda su trayectoria, siempre que el fluido sea incompresible y por lo tanto su densidad sea constante. 4. ¿La presión es directamente proporcional al área e inversamente proporcional a la velocidad? ¿Esta afirmación es Correcta o Falsa? R/ La afirmación es correcta , efectivamente la presión es directamente proporcional al área e inversamente proporcional a su velocidad. La presión y el flujo son dos variables estrechamente relacionadas. La presión es usada para obtener que los fluidos se muevan más rápido. También la relación se observa al apreciar que en un sistema dado al aumentar la velocidad disminuye la presión de flujo: parte de la energía de presión se convierte en energía de velocidad. Un fluido al pasar por una restricción aumenta la velocidad y disminuye su presión respecto a un punto anterior. Al ensancharse el área de paso la velocidad disminuye y la presión aumenta.

Experiencia Parte 2.

Comprobación de la ecuación de Bernoulli:

P 1 + ρgh 1 +

ρv 1

2

= P 2 + ρgh 2 +

ρv 2

2

Área

Relacion Directa

Velocidad

Área

Presion

Facultad de Educación Arte y Humanidades

Laboratorio de Física, calor y ondas Supongamos que en una tubería horizontal fluye

6500 l / s de agua con un área inicial de la

sección transversal de 3.1 m^2 y una presión de

109.394 Kpa , el acueducto sufre un

estrechamiento a la mitad de su longitud a

0.8 m

(^2) ¿Cuál es la presión de salida en la tubería? ¿Cuál es el flujo volumétrico de salida? Con la ayuda del simulador de fluido, ingresando la información mencionada, nos arroja una Velocidad 1 en el área inicial de

m

s

. Luego, hacemos lo mismo con el área de salida: Y este nos arroja una Velocidad 2 en el área

final de 8.

m

s

. Con la ayuda de la ecuación de Bernoulli, hallemos la presión que se genera en la segunda área de la sección transversal. Datos obtenidos:

Flujo → 6500 l / s

Área 1 → 3.1 m^2

Área 2 → 0.8 m^2

Velocidad 1 →

m

s

Velocidad 2 →

m

s

Presión 1 → 109.394 Kpa ,

Presión 2 →?

P 1 + ρgh 1 +

ρv 1

2

= P 2 + ρgh 2 +

ρv 2

2 Debido a que se trata de agua, poseen la misma densidad; se encuentran ambos puntos a la misma altura y la gravedad es la misma, se igualan esos valores y se eliminan.

P 1 + ρgh 1 +

ρv 1

2

= P 2 + ρgh 2 +

ρv 2

2

P 1 +

ρv 1

2

= P 2 +

ρv 2

2

Remplazamos :

109.394 Kpa +(0.5)( 1000 )¿

109.394 Kpa + 2205 = ¿ P 2? + 33620 →

Despejamos P 2

109.394 Kpa + 2205 − 33620 = P 2 →

P 2 =81305.