Teoría de la Hidrostática. Hidrodinámica y ecuación de Bernoulli. Mecánica de fluidos

Teoría de la Hidrostática Hidrodinámica y Ecuación de Bernoulli

Mecánica de Fluidos

Axl A. Cortes, Máximo D. Tejerina y Danko S. Velásquez

Ingeniería Mecánica En Mantenimiento Industrial, Instituto Profesional Inacap Antofagasta

V-N30-N7-P3-C2: Taller de Integración Técnica

Omar A. Ramirez Alanoca

06 de Junio de 2024

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Índice

Contenido

Introducción        4

Objetivo general        6

Objetivos específicos.        6

Desarrollo        7

a)        Concepto de Presión absoluta, atmosférica y manométrica o relativa.        7

b)        Ecuación fundamental de la Hidrostática        13

c)        Tipos de flujos en el sistema.        15

d)        Caudal y sus unidades.        19

e)        Flujos compresibles e incomprensibles.        22

f)        Ecuación de Bernoulli.        23

g)        Ejercicio propuesto y resuelto.        35

Conclusión        39

Referencia Bibliográficas.        40

Tabla de Figuras

Figura 1        13

Figura 2        14

Figura 3        15

Figura 4        16

Figura 5        17

Figura 6        18

Figura 7        19

Figura 8        22

Figura 9        23

Figura 10        24

Figura 11        25

Figura 12        27

Figura 13        28

Figura 14        29

Figura 15        29

Figura 16        30

Figura 17        31

Figura 18        33

Figura 19        33

Figura 20        35

Contenido de Tablas

Tabla 1        20

Tabla 2        20

Tabla 3        21

Contenido Gráficos

Gráfico 1        7

Gráfico 2        9

Gráfico 3        11

Introducción

La mecánica de fluidos es una rama fundamental de la ingeniería y la física que se encarga del estudio del comportamiento y las propiedades de los fluidos, ya sean líquidos o gases. En esta disciplina la importancia es su utilización en una gran variedad de aplicaciones, como el diseño de sistemas de tuberías. Uno de los conceptos clave en la mecánica de fluidos es el de la presión, la cual puede clasificarse en tres tipos: la presión atmosférica, presión ejercida por la atmósfera sobre la superficie de la tierra, la presión absoluta, es la presión total que actúa sobre un punto dentro de un fluido y la presión relativa, la cual se define como la diferencia entre la presión absoluta y la presión atmosférica.

Se indicará importancia de la ecuación fundamental de la hidrostática, la cual describe cómo varía la presión en un fluido en reposo con la profundidad o altura, también conocida como la ecuación de Stevin. Comprendiendo el comportamiento de los fluidos en reposo, como en el caso de los tanques de almacenamiento o los cuerpos sumergidos. Además de la hidrostática, la mecánica de fluidos también abarca el estudio del movimiento de los fluidos (hidrodinámica), lo cual incluye conceptos como el flujo permanente, el flujo uniforme y las líneas de corriente. Estos conceptos son fundamentales para entender y predecir el comportamiento de los fluidos en movimiento, lo cual es importante en una amplia gama de aplicaciones, como en el diseño de turbinas y bombas.

En el siguiente informe se presentará la fórmula de caudal, la cual relaciona la velocidad y el área de la sección transversal del fluido en movimiento, describiendo sus variables y unidades de medición tanto en el Sistema Internacional (S.I.) como en el Sistema Americano (S.A.). Además, se abordarán los tipos de fluidos en función de su flujo, flujos compresibles e incompresibles.

Finalmente, una de las ecuaciones más importantes en la mecánica de fluidos es la ecuación de Bernoulli, la cual relaciona la presión, la velocidad y la altura de un fluido en movimiento. En resumen, la mecánica de fluidos es una disciplina fundamental en la ingeniería y la ciencia, ya que permite comprender y predecir el comportamiento de los fluidos en un sistema.

Objetivo general

Profundizar en el conocimiento de los conceptos de presión atmosférica, absoluta y relativa y sus gráficos, así también analizar la ecuación fundamental de la hidrostática, comprender los conceptos de flujo permanente, flujo uniforme, líneas de corriente y tubos de corrientes, indicar la fórmula de caudal con sus variables y unidades en ambos sistemas de medidas (S.I y S.A), analizar el flujo de fluido de acuerdo al principio de Bernoulli.

Objetivos específicos.

• Definir los conceptos de presión atmosférica, presión absoluta y presión relativa.
• Explicar los gráficos de presiones absolutas, atmosféricas y relativas.
• Definir los tipos de flujo en un sistema.
• Definir la rapidez del flujo de volumen.
• Relacionar la ecuación de continuidad y Bernoulli.
• Analizar los efectos de la presión, la elevación y la densidad de un fluido.
• Reducir y describir las variables asociadas a la ecuación de Bernoulli.
• Definir términos carga de presión, carga de elevación, carga de velocidad y carga total.
• Aplicar ecuación de Bernoulli en un sistema propuesto.

Desarrollo

1. Concepto de Presión absoluta, atmosférica y manométrica o relativa.

Se analizaron conceptos como la presión absoluta, atmosférica y manométrica (o relativa), los cuales son fundamentales en la hidrostática, ya que permiten comprender y cuantificar la presión total ejercida por los fluidos en reposo.

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