Download Presión Dinámica

Universidad de Oriente
Núcleo Bolívar
Departamento de Ingeniería Civil
Escuela de Ciencias de la Tierra
Profesor:
Realizado por:
Carlos, Pérez
Freites, Nestor
Fuentes, Oswar
González, César
Ciudad Bolívar Agosto del 2009
Fluido: Sistema de partículas que, a
diferencia de los sólidos, no están unidas
rígidamente y pueden moverse con una
cierta libertad unas respecto de las otras.
Esto le permite ceder a cualquier fuerza
tendiente a alterar su forma, con lo que
fluye adaptándose a la del recipiente.
Se dispone de envases que
contienen diferentes sustancias que
tienen un comportamiento de fluido.
Dos
corresponden
a
fluidos
simulados por arena y semillas de
melón, y dos corresponden a
fluidos reales como son el agua y la
miel.
Masa: En física, es la magnitud que
cuantifica la cantidad de materia de un
cuerpo. La unidad de masa, en el
Sistema Internacional de Unidades es el
kilogramo (kg). Es una cantidad escalar
y no debe confundirse con el peso, que
es una fuerza.
Unidades de
Masa
Volumen: Es una magnitud definida
como el espacio ocupado por un cuerpo.
Es una función derivada ya que se halla
multiplicando las tres dimensiones.
La unidad de medida de volumen en el
Sistema Internacional es el metro
cúbico, aunque temporalmente también
acepta el litro, que se utiliza
comúnmente en la vida práctica.
Atotal = 2pr ( h + r )
V = p r2 · h
A = 6 a2
V = a3
Densidad: Es una magnitud referida a la cantidad de masa
contenida en un determinado volumen, y puede utilizarse en
términos absolutos o relativos. En términos sencillos, un objeto
pequeño y pesado, como una piedra o un trozo de plomo, es
más denso que un objeto grande y liviano, como un corcho o
un poco de anime.
Las unidades de densidad en el Sistema Internacional de
Unidades (SI) son:
kilogramo por metro cúbico (kg/m³)
gramo por centímetro cúbico (g/cm³)
Peso: En física clásica, es la medida de la fuerza
que ejerce la gravedad sobre la masa de un
cuerpo. Normalmente, se considera respecto de
la fuerza de gravedad terrestre.
El peso se mide con la unidad de fuerza del SI,
que es el newton (N). También se suele indicar el
peso en unidades de fuerza de otros sistemas,
como: kg-fuerza, dinas, libras-fuerza, onzasfuerza, etcétera.
El cálculo aproximado del peso, considerado
como una fuerza, se puede expresar mediante la
segunda ley de la dinámica:
Presión: Es la magnitud que relaciona
la fuerza con la superficie sobre la que
actúa, es decir, equivale a la fuerza que
actúa sobre la unidad de superficie o
área .
Los líquidos ejercen presión
en todas direcciones
La fuerza que ejerce un fluido sobre las
paredes del recipiente que lo contiene
actúa siempre en forma perpendicular a
las paredes
La presión de un líquido a
cierta profundidad es la
misma en todo el fluido a
ésa profundidad y es igual al
peso de la columna del
fluido a esa altura
Velocidad: Es la magnitud física que
expresa la variación de posición de un
objeto en función del tiempo, o el
desplazamiento del objeto por unidad de
tiempo La unidad de velocidad, en el
Sistema Internacional de Unidades, es el
metro por segundo
Caudal o Gasto: Es el volumen de un
líquido que atraviesa una sección de
un conductor en un segundo. Caudal,
también se le denomina flujo y su
símbolo es Q.
Donde:
A = área del conductor y
V = velocidad con que fluye.
Relación entre caudal y la velocidad
con la que se desplaza un fluido
Vol = A . Δx
Consideremos un tubo por el que se desplaza un
fluido. La sección interna (o área, o luz) del tubo
es A y la velocidad a la que se desplaza el fluido
(cada molécula del fluido) es v. Ahora tomemos
arbitrariamente un cierto volumen dentro del tubo.
Ese volumen (un cilindro) es igual a la superficie
de su base (que no es otro que la sección del
tubo, A) por la altura (un cierto Δx):
Al cabo de cierto intervalo de tiempo (Δt) todo el volumen habrá atravesado
el área de adelante. Justamente así teníamos definido el caudal:
Q = Vol / Δt
y recordando que v = Δx/Δt nos queda:
Q=A.v
El caudal es igual a la velocidad a la que se mueve el fluido por la sección
del conducto
CONSUMO DE AGUA:
Al aprovisionar un centro habitado hay que
tener en cuenta el probable crecimiento de
éste, y proveer de agua no sólo para el
momento, si no también para un cierto
número de años.
Cuando se diseñan redes de acueducto se
asumen para dichos cálculos consumos que
oscilan entre 100 y 300 litros por día y por
habitante.
Ecuación de Continuidad: La ecuación de continuidad
expresa la conservación de la masa del fluido a través de las
distintas secciones de un tubo de corriente, como muestra la
figura con arreglo al principio de conservación de la masa, ésta
no se crea ni se destruye entre las secciones A1 y A2. Por lo
tanto, la ecuación de continuidad será:
Donde:  = Densidad del fluido, kg/m3
A = Área de la sección transversal, m2
V = Velocidad, m/s
Q = Caudal, m3/s
Si el fluido es incompresible 1 = 2
entonces:
Ecuación de Bernoulli o Trinomio de Bernoulli, describe el
comportamiento de un fluido moviéndose a lo largo de una
línea de corriente. Expresa que en un fluido ideal (sin
viscosidad ni rozamiento) en régimen de circulación por un
conducto cerrado, la energía que posee el fluido permanece
constante a lo largo de su recorrido. La energía de un fluido en
cualquier momento consta de tres componentes:
1.- Cinético: es la energía debida a la velocidad que posea el
fluido.
2.- Potencial gravitacional: es la energía debido a la altitud que
un fluido posea.
3.- Energía de flujo: es la energía que un fluido contiene debido
a la presión que posee.
Aplicaciones Principio de Bernoulli:
Chimenea: Las Chimeneas son altas para aprovechar que la velocidad
del viento es más constante y elevada a mayores alturas. Cuanto más
rápidamente sopla el viento sobre la boca de una chimenea, más baja es la
presión y mayor es la diferencia de presión entre la base y la boca de la
chimenea, en consecuencia, los gases de combustión se extraen mejor.
Tubería: La ecuación de Bernoulli y la ecuación de continuidad también
nos dicen que si reducimos el área transversal de una tubería para que
aumente la velocidad del fluido que pasa por ella, se reducirá la presión.
Carburador de automóvil: En un carburador de automóvil, la presión del
aire que pasa a través del cuerpo del carburador, disminuye cuando pasa
por un estrangulamiento. Al disminuir la presión, la gasolina fluye, se
vaporiza y se mezcla con la corriente de aire.
Línea de Carga: La línea de energía total vendrá definida por
la suma de la presión debida a la altura, la presión debida a la
velocidad y la cota del lugar. La variación de la energía total de
una sección a otra se representa por una línea denominada de
carga o de energía y también gradiente de energía. En
ausencia de pérdidas de energía, la línea de carga se
mantendrá horizontal, aún cuando podría variar la distribución
relativa de la energía entre las alturas geométrica,
piezométrica y cinética. Sin embargo, en todos los casos
reales se producen pérdidas de energía por rozamiento y la
línea de carga resultante es inclinada
Línea Piezométrica:
Es una línea ideal representativa de la altura o nivel de presión
existente en cada punto de la conducción Si no hay consumo
es horizontal. Pero cuando hay consumo de líquido, hay
disminución de presión, y la línea horizontal se convierte en
una curva que delimita zonas que reciben y que no reciben
servicio, según las distintas horas del día, ya que esta línea
piezométrica varía con ellas
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. La presión
dinámica depende de la velocidad y la densidad del fluido.
Donde: (utilizando unidades del
sistema internacional):
q = presión dinámica en
pascales
ρ = densidad del fluido en kg/m3
v = velocidad del fluido en m/s
Presión Estática: Una típica presión estática, es la presión
atmosférica, producida en todas direcciones sobre los cuerpos
colocados en la superficie de la tierra debido a la gran columna
de aire sobre ellos. El resultado de esta acción en todas
direcciones de la presión atmosférica no produce fuerza neta
de empuje del cuerpo hacia algún lado, solo tiende a
comprimirlo.
Nivel Freático: Nivel superior de la zona de saturación en las
rocas permeables. Este nivel varía estacionalmente en función
de la precipitación, aunque también influyen otros factores
como la evapotranspiración y la cantidad de agua infiltrada a
través del suelo. La pendiente del nivel freático es
inversamente proporcional a la permeabilidad del acuífero.