La hidrodinámica es la parte de la física que estudia el
movimiento de los fluidos.
Para el estudio de la hidrodinámica normalmente se
consideran tres reglas:
-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.
-El flujo de las tuberías es estable y estacionario , es
decir, no hay turbulencias. Si se coloca una particula dentro de un fluido ,
esta debe seguir la misma trayectoria y adquirir la misma velocidad del flujo.
Para ello el gasto es
una de las magnitudes principales en el estudio de la hidrodinámica. Se define
como el volumen de líquido V que fluye por unidad de tiempo t. Sus unidades en
el Sistema Internacional son los m3/s .
El flujo se define como la cantidad de
masa de flujo que puede pasar a través de una tubería en determinado tiempo, se
describe como:
Flujo es igual a masa
entre tiempo.
También puede relacionarse la
densidad para determinar el flujo, ya que ρ=m/V
Y QUEDA m= Ρv , sustituyendo en
la formula del flujo : F= ρv/t
Esta relación establece que la
cantidad de liquido que pasa a través de una tubería angosta, lo hace a mayor
velocidad que cuando pasa por una tubería mas ancha. Como el volumen es
constante , también el gasto lo es .
El gasto 1 es igual al gasto 2
Área 1 por velocidad 1 es igual a Área 2 por velocidad 2.
La teoría de Bernoulli
El principio
de Bernoulli, también denominado ecuación de Bernoulli o Trinomio de
Bernoulli,
describe el comportamiento de un fluido moviéndose a lo largo de una línea de
corriente. Fue
expuesto por Daniel Bernoulli en su obra Hidrodinámica (1738) y 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 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.
La siguiente
ecuación conocida como "Ecuación de Bernoulli" (Trinomio de
Bernoulli)
consta de
estos mismos términos.
donde: E= Energia total
V = velocidad
del fluido en la sección considerada.
g = aceleración gravitatoria
h = altura en la dirección de la gravedad
P = presión a lo largo de la línea de
corriente.
m= masa
la suma de las energías es igual en cualquier
parte de la tubería, podemos obtener,
Como el volumen es el mismo relacionando el trabajo con la energía queda:
La ecuación
del teorema de Bernoulli nayuda a saber la presión o velocidades como cuando
existe una diferencia de alturas por el conducto.
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