Procesos de flujo Laboratorio 7 Teorema de Bernoulli

[pic 1]

Universidad tecnológica de Panamá

             Facultad de Mecánica

Lic. ingeniería naval[pic 2]

Informe laboratorio #6

Elaborado por:

Nick Cedeño 8-886-1108

Astrid Garriga 8-891-1793

Juan Candanedo 8-889-1044

Cecibel Nuñez  8-891-1233

Joseph Arias   8-896-2148

Instructor:

Eric Solano

Asignatura:

Mecánica De fluidos I

Salón:

1NI-131(B)

17 de junio del 2016

Procesos de flujo

Laboratorio 7

Teorema de Bernoulli

Objetivos.

1. Familiarizar al estudiante con el equipo de demostración del teorema de Bernoulli (modelo FME03); comprado a la compañía Edibon.

 2. Practicar la aplicación del teorema de Bernoulli y el principio de conservación de masa.

3. A partir de lo anterior, determinar las secciones transversales del tubo de Venturi que forma parte del modelo FME03.

Descripción del equipo.

El equipo de demostración del teorema de Bernoulli, FME03, está formado por un conducto transparente de sección circular con forma de cono truncado (tubo de Venturi, (9)). A lo largo del conducto se encuentran siete llaves de presión que permiten medir, simultáneamente, los valores de presión estática correspondientes a cada una de las secciones donde se encuentran las llaves de presión. Todas las llaves de presión están conectadas a un panel de tubos manométricos (2), estos tubos miden un rango que va de 0 a 300 mm columna de agua. El tubo de Venturi es extraíble, por lo que permite su colocación tanto en forma convergente-divergente como divergente-convergente con respecto a la dirección del flujo.

 Hay también una sonda, tubo de Pitot (7), que se puede desplazar a lo largo de la tubería para medir la presión total en la sección deseada.

 La velocidad de flujo en el equipo puede ser modificada, bien ajustando la válvula reguladora de caudal (6), o bien regulando el suministro que alimenta la entrada de la tubería (10).

Marco teórico

Como ya ha visto, la ecuación de conservación de energía, en su forma más general se expresa como:

[pic 3]    (1)

En tanto que el principio de conservación de masa, en su forma m más general se expresa como:

[pic 4]  (2)

Si aplicamos la ecuación (1) considerando dos secciones diferentes de una tubería, y suponiendo que el proceso es de estado estable, flujo estable, que el fluido de trabajo es incompresible, que no hay transferencia de calor ni dispositivos que hagan trabajo sobre el fluido y que las pérdidas de carga pueden ser ignoradas; la ecuación de conservación de energía quedaría de la siguiente forma:

[pic 5]  (3)

Dónde: P, g, ρ, V, y z son la presión, gravedad, densidad, velocidad y elevación, respectivamente. La ecuación (3) es conocida como ecuación de Bernoulli en la mecánica de fluidos.

[pic 6]

Modelo FME03 montado sobre el módulo de servicio, banco hidráulico FME00B.

Si la tubería es horizontal, el cambio de energía potencial entre ambos puntos será igual a cero. Por lo tanto la ecuación de Bernoulli se reduce a:

[pic 7]    (4)

Es decir:

[pic 8]   (5)

Dónde: V2/2g, P/ρg, H, son la altura cinética, altura piezométrica (altura de columna de agua asociada con la presión del campo gravitatorio) y altura total, respectivamente.

[pic 9]

Representación gráfica de la variación de energía del flujo que sigue un proceso reversible a lo largo de dos secciones del tubo de Venturi.

Para el desarrollo de esta experiencia, también se debe tener claro que es un tubo de Pitot. Un tubo de Pitot se considera como un obstáculo fijo en el fluido en movimiento, que a través de un orificio y al unirse con un tubo de medida, puede medir la presión total o de estancamiento en una determinada sección de la tubería. A partir de la ecuación (5) y recordando que el fluido se detiene completamente frente al tubo de Pitot, nos queda:

[pic 10]

Lo cual nos permite determinar la velocidad con la que va el fluido en la sección de interés:

[pic 11]  (6)

Aquí [pic 12] es el cambio de elevación entre el tubo manométrico conectado a la llave de presión de la sección y el tubo conectado al tubo manométrico del Pitot.

[pic 13]

Representación gráfica de medición realizada con tubo de Pitot.

Materiales

1. Banco hidráulico, FME00/B de EDIBON.

2. Módulo de demostración del teorema de Bernoulli, FME03 de EDIBON.

 3. Termómetro.

Procedimiento

Antes de comenzar la experiencia, se deben seguir los siguientes parámetros para el correcto llenado de los tubos manométricos:

1. Cerciorarse de que las tuberías de entrada y salida del modelo FME03 están correctamente conectadas.

2. Cerrar las válvulas de control del banco hidráulico (VC1) y de control de flujo del equipo (VC2).

 3. Abrir despacio y completamente la válvula VC2 para poner en marcha la bomba de agua. Seguidamente abrir despacio y completamente la válvula VC1 hasta que alcance un flujo máximo.

4. Tras 3 minutos aproximadamente, cerrar completamente la válvula VC2. Los tubos se llenaran completamente. Si se quiere cierre también la válvula VC1, una vez se encuentre cerrada la VC2.

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