INFORME FINAL BIMESTRAL MECÁNICA DE FLUIDOS

1) TEMA:

PRESIÓN DINÁMICA VS PRESIÓN ESTÁTICA.

2) OBJETIVOS

Objetivo general

Demostrar que la presión de un fluido en movimiento tiene una presión dinámica que es menor que la presión estática del mismo fluido.

Objetivos específicos

Construir un sistema de para el flujo de fluidos, mediante la utilización de envases y tubería plástica.

Identificar las variables de la ecuación de Bernoulli que están inmiscuidas en el sistema construido.

Estructurar las respectivas ecuaciones para obtener los resultados requeridos para la demostración.

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3) Marco Teórico Introducción En anteriores presentaciones hemos considerado los fluidos en reposo y la única propiedad significativa era el peso del fluido. En esta ocasión se expondrán conceptos adicionales, requeridos para el estudio del movimiento de los fluidos. El flujo de fluidos es complejo y no siempre puede ser estudiado de forma exacta mediante el análisis matemático. Contrariamente a lo que sucede con los sólidos, las partículas en movimiento de un fluido pueden tener diferentes velocidades y estar sujetas a distintas aceleraciones. Existen tres principios fundamentales que se aplican al fluido son: 

El principio de conservación de la masa, a partir del cual se establece la



ecuación de continuidad. El principio de la energía cinética, a partir del cual se deducen ciertas



ecuaciones aplicables al flujo. El principio de la cantidad de movimiento, a partir del cual se deducen ecuaciones para calcular las fuerzas dinámicas ejercidas por los fluidos en movimiento.

Presión de un fluido. La presión de un fluido se transmite en todas las direcciones y actúa normalmente a cualquier superficie plana. En el mismo plano horizontal, el valor de la presión se realizan con los manómetros, en un líquido es igual en cualquier punto.

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Presión La presión viene expresada por una fuerza dividida por una superficie.

p=

La presión viene medida comúnmente en

dF dA

Kp 2 cm

Diferencia de presiones. La diferencia de presiones entre dos puntos a distintos niveles en un líquido viene dada por: p2− p1−γ ( h2−h 1 )

Dónde: γ

= peso específico del líquido.

h 2−h 1 = diferencia de altura.

Flujo de tuberías. Flujo de fluidos. El flujo unidimensional de un fluido incomprensible tiene lugar cuando el modulo, direcciones y sentido de la en todos los puntos son idénticos. No obstante, el modulo como flujo unidimensional es aceptable cuando se toma como única dimensión la línea de análisis como flujo.

Ecuación de la energía. Se obtiene la ecuación de energía al aplicar al flujo fluido el principio de conservación de la energía. La energía que posee un fluido en movimiento está integrada por la energía interna y las energías debidas a la presión, a la velocidad y a su posición en el espacio.

Energia enla seccion 1+energia añadida−energia perdida−energia extraida=energia en la seccio

Esta ecuación en los flujos permanentes de fluidos incompresibles, con variaciones en su energía despreciables, se reduce a la ecuación de Bernoulli:

(

p 1 V 12 p 2 V 22 + + z 1 + HA −HL−HE = + +z2 γ 2g γ 2g

)

(

)

Presión Dinámica. Se puede decir que cuando los fluidos se mueven en un conducto, la inercia del movimiento produce un incremento adicional de la presión estática al chocar sobre un área perpendicular al movimiento. Esta fuerza se produce por la acción de la presión conocida como dinámica

Presión Estática. Es la presión que se ejerce en un punto de un fluido cuando este fluido esta en reposo.

4) DIAGRAMA DE CONEXIONES.

5) DATOS EXPERIMENTALES.

# VALORES 1 2 3 4 5

VOLUMEN (mᶟ) 0.003 0.003 0.003 0.003 0.003

PROMEDIO

0.0000722

TIEMPO (s) 42.27 40.43 41.57 40.71 42.67

CAUDAL (mᶟ/s) 0.0000709 0.0000742 0.0000721 0.0000736 0.0000703

6) CÁLCULOS PRESIÓN DINÁMICA. Datos: Peso específico H2O (T = 20 C) = 998 Kp/m3 Gravedad = 9.81 m/s2 Diámetro tubería = 0.007m

CALCULO DEL ÁREA A=π r

2

A=π ( 0.0035 m)2

A=0.0000384 m2

CALCULO DE LA VELOCIDAD

Q= A . V

V=

Q A

V=

Q 0.0000384 m2

V=

0.0000722 0.0000384 m2

V =1.88

m s

CALCULO DE LA PRESIÓN DINÁMICA

(

p 1 V 12 p 2 V 22 + +z 1 = + +z2 γ 2g γ 2g

( 0+0+ 2m )=

)(

( 2

p 2 V 22 + +0 γ 2g

V2 p2=(2− )/γ 2g

)

)

2

9.81 m/ s kp 2(¿)/ 998 3 m (1.88 m/s )2 2− ¿ p 2=¿ p2=0.001907 kp /m2

CALCULO DE LA PRESIÓN ESTÁTICA.

(

p 1 V 12 p 2 V 22 + +z 1 = + +z2 γ 2g γ 2g

)(

( 0+0+ 2m )=

)

( pγ2 +0+0)

p2=2 m ( γ )

p2=2 m ( 998 kp /m3 )

p2=1996 kp /m2

7) CONCLUSIONES

-

Mediante los cálculos realizados podemos concluir que:

PRESIÓN DINÁMICA < PRESIÓN ESTÁTICA

2

0.001907 kp /m <1996 kp /m

2

-

La viscosidad de un fluido influye en el movimiento del mismo por una tubería.

-

La presión dinámica depende de la velocidad y la densidad del fluido.

-

La aplicación de un determinado volumen de agua que va a fluir por las tuberías nos proveerá de una velocidad determinada.

8) RECOMENDACIONES

-

Se recomienda ser precisos en la toma del tiempo de fluido del agua.

-

Se recomienda definir las variables que intervienen

tanto en la

presión estática como en la dinámica. -

La altura de los recipientes del agua deben ser los adecuados para tener un dato preciso al momento de hacer los cálculos.

-

El volumen de agua debe ser el mismo al momento de tomar los datos experimentales.

9) BIBLIOGRAFÍA

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¿Qué es la presión estática? Recuperado el 1 de Julio del 2011 de http://es.answers.yahoo.com/question/index? qid=20090218080908AA73Bf4

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Definición de Presión Dinámica .Recuperado el 1 de Julio del 2011, de http://www.google.com.ec/#hl=es&q=Presion+dinamica&tbs=dfn:1&tbo =u&sa=X&ei=BssVTqWVE8GV0gGFyLlK&ved=0CBYQkQ4&fp=dcb 6313bde45ddd7&biw=1280&bih=737

-

Ranald V. Giles. & Jack B. Eveet (2003). Mecánica de los Fluidos e Hidráulica (3da. Edición). Madrid-España.: Mc Graw Hill.