Fluidos en movimiento y ecuación de bernoulli

HIDRODINÁMICA

La hidrodinámica es la parte de la hidráulica que estudia la dinámica de fluidos incompresibles. Es decir el comportamiento de los líquidos en movimiento. Para ello se consideran entre otras cosas la velocidad, presión, flujo y gasto del fluido.  Para el estudio de la hidrodinámica normalmente se consideran tres aproximaciones importantes:

• Que el fluido es un líquido incompresible, es decir, que su densidad no varía con el cambio de presión, a diferencia de lo que ocurre con los gases.
• Se considera despreciable la pérdida de energía por la viscosidad, ya que se supone que un líquido es óptimo para fluir y esta pérdida es mucho menor comparándola con la inercia de su movimiento.
• Se supone que el flujo de los líquidos es en régimen estable o estacionario, es decir, que la velocidad del líquido en un punto es independiente del tiempo.

En el estudio de la hidrodinamica, el teorema de Bernoulli, que trata de la ley de la conservación de la energía, es de primordial importancia, pues señala que la suma de las energías sintética, potencial y de presión de un liquido en movimiento en un punto determinado es igual a la de otro punto cualquiera.

La hidrodinamica investiga fundamentalmente a los fluidos incompresibles, es decir, a los líquidos, pues su densidad prácticamente no varia cuando cambia la presión ejercida sobre ellos.

Cuando un fluido se encuentra en movimiento una capa se resiste al movimiento de otra capa que se encuentra paralela y adyacente a ella; a esta resistencia se le llama viscosidad

Para que un fluido como el agua, el petroleo o la gasolina fluyan por un tubería desde una fuente de abastecimiento, hasta los lugares de consumo, es necesario utilizar bombas ya que sin ellas las fuerzas que se oponen al desplazamiento entre las distintas capas de fluido lo impedirán.

En este link pueden encontrar una buena explicación acerca de los principios de la hidrodinamica y su aplicabilidad: https://www.youtube.com/watch?v=ZzN3BDxqVRM

APLICACIONES:

La hidrodinámica tiene numerosas aplicaciones industriales, como diseño de canales, construcción de puertos y presas, fabricación y cascos de barcos, turbinas, elices, turbinas y ductos en general.

El gasto se presenta cuando un liquido fluye a través de una tubería, que por definición es: la relación existente entre el volumen del liquido que fluye por un conducto y el tiempo que tarde en fluir.

G= v/t

Donde:

G= Gasto en m3/s

v= volumen del liquido que fluye en m3

t= tiempo que tarda en fluir el liquido en s

El gasto tambien puede calcularse si se conose la velocidad del liquido y el area de la seccion tranversal de la tucveria.

Para conocer el volumen del liquido que pasa por el punto 1 al 2 de la tuberia, basta mutiplicar entre si el area, la velocidad del liquido y el tiempo que tarda en pasar por los puntos.

V= Avt

y como G=v/t sustituyendo se tiene:

G= Av

En el sistema CGS es gasto se mide en cme/s o bien en undad practica como lt/s.

EJEMPLO:

• Calcular el gasto de agua por una tuberia al cicular 1.5 m3 en un 1/4 de minuto:

        G= v/t

G=1.5/15= 0.1 m3/s

• Calcular el tiempo que tarda en llenarse un tanque cuya capasidad es de 10 m3 al suministrarle un gasto de 40lt/s

40lt/s 1m3/1000lt = 0.04m3/s

t=v/G

t= 10/0.04

t= 250 s