Lengua.

Republica Bolivariana de Venezuela

Ministerio del Poder Popular para la Educación Superior

Universidad del Zulia

Facultad de Ingeniería

Escuela Civil

Cátedra: Mecánica de los Fluidos I

Elaborado por:

Cumare Indira

Gutiérrez Verónica

Socorro Danilo

Prof. Janett Flores

Maracaibo, Junio de 2012

Resumen

El estudio de la dinámica de los fluidos se basa en los enfoques de Euler y de Lagrange que estudian volúmenes de control y sistemas respectivamente. Haciendo consideraciones, como obviar la propiedad de viscosidad presente en todos los fluidos y relacionar las propiedades extensivas con las intensivas a través de la ecuación de transporte de Reynolds, podemos aplicar el principio de que en un sistema la masa permanece constante, principio de donde deriva la ecuación de conservación de la masa. La aplicación de ésta ecuación es el objetivo fundamental de esta práctica y se hace a través de dos actividades. La primera actividad tiene como objetivo el estudio de un sistema de flujo permanente ubicado en el laboratorio, aplicar en él la ecuación y comprobarla mediante el cálculo de caudales a través de medidores de flujo y en distintos volúmenes de control, en tres ensayos. Para el sistema, analítica y experimentalmente no se logró comprobar que los caudales de entrada son iguales a los de salida ya que los porcentajes de error fueron de 12.4%,8.6%y 9.8% para los ensayos 1, 2 y 3 respectivamente sobre pasan el rango permisible del ±5%. En la actividad dos, se aplica el principio en un sistema de flujo no permanente formado por un tanque elevado colgado de un medidor de masa, expresando mediante gráficas las relaciones de Caudal vs Tiempo, Caudal vs Altura, Masa vs Tiempo y Altura vs Tiempo, lo que permite observar que el comportamiento del caudal es constante con respecto al tiempo y a la altura en el proceso de llenado, mientras que no variable en disminución para el proceso de vaciado; y que las relaciones entre la altura y la masa con respecto al tiempo son aproximadamente lineales.

Introducción

El comportamiento del flujo de fluidos es muy complejo debido a la viscosidad que existe en éstos, una propiedad que para fines prácticos en muchos casos es bueno obviarla. Tomando en cuenta lo anterior el estudio del movimiento de fluidos se hace a través de leyes basadas en los enfoques de Lagrange y Euler, que consideran sistemas de partículas y volúmenes de control respectivamente.

La ecuación de Conservación de la Masa, establece que la masa en un sistema permanece constante en el tiempo. La aplicación de ésta ecuación es el objetivo principal de la práctica de laboratorio presentada en este informe. Las expresiones de ésta para un volumen de control y para un sistema de partículas se relacionan a partir de la ecuación de transporte de Reynolds, obteniendo la ecuación de continuidad, que establece que el caudal entrante a un volumen de control debe ser igual al que sale para el mismo intervalo de tiempo.

La ecuación de conservación de la masa es utilizada para calcular los caudales de entrada y salida para un volumen de control dado utilizando medidores de flujo. Las mediciones de caudal, que pueden realizarse de distintas formas, se hacen directa e indirectamente para ésta práctica, la cual se lleva a cabo a través de dos actividades. La actividad 1, que consiste en la determinación de los caudales de entrada y salida para distintos volúmenes de control en el sistema de tuberías de 4” del laboratorio, utilizando medidores de flujo como el Caudalímetro, el tanque Volumétrico y el Vertedero Rectangular La actividad 2 busca obtener la gráfica de Caudal vs. Tiempo, en base a la carga y descarga de fluido en un tanque de agua elevado y la aplicación de la ecuación de continuidad para éste que representa un flujo no permanente.

Marco Teórico

Ecuación de Transporte de Reynolds: Relaciona la variación de cualquier propiedad extensiva N, de un sistema de partículas con las variaciones de esta propiedad en el volumen de control más el flujo neto saliente de dicha propiedad a través de la superficie de control.

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Donde N = Propiedad extensiva;

n = Propiedad intensiva;

vc= volumen de control;

sc = superficie de contro;

ρ = densidad del fluido;

= vector velocidad;

= vector hipotético de área.

Ecuación de conservación de la Masa: La ley de conservación de la masa establece que en un sistema de partículas la masa es constante en el tiempo.

Formulando esto en la ecuación de transporte de Reynolds queda la ecuación de conservación de la masa o ecuación de continuidad para un volumen de control.

Donde: m = masa de fluido:

vc = volumen de control;

sc = superficie de control;

ρ = densidad del fluido;

= vector velocidad;

= vector hipotético de área.

Volumen de Control: Región de volumen de un sistema de flujo a estudiar. Las superficies de control representan las áreas de entrada y salida de flujo al volumen de control.

Caudal: Se define como la cantidad de volumen de fluido que pasa por una sección transversal a la corriente de éste, por unidad de tiempo.

Propiedades Extensivas e Intensivas: las extensivas son aquellas que dependen de la masa del cuerpo estudiado, las intensivas en cambio no dependen de la masa.

Medidores de Flujo: Dispositivos que ayudan a determinar el caudal que pasa por una sección o área de un sistema de flujo.

Tipos de flujo de flujo de fluidos: entre las muchas clasificaciones que pueden tener los flujos de fluidos se mencionan las siguientes:

Flujo Permanente: aquel en que la cantidad de masa entrante es igual a la saliente en un intervalo de tiempo dado, lo que se traduce en que el caudal es igual en ambos extremos del volumen de control estudiado.

Flujo no Permanente: aquel en que el flujo de entrada no es igual al de salida en un intervalo dado de tiempo.

Sifón: está formado por un tubo, en forma de "U" invertida. Uno de sus extremos está sumergido en un líquido, éste asciende por el tubo a mayor altura que su superficie, saliendo por el otro extremo. El sifón funciona debido al peso que ejerce el tanque

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