ECUACIÓN GENERAL DE ECUACIÓN GENERAL DE LA ENERGÍA.LA ENERGÍA.CAP. 7

Objetivos:Objetivos:1. Identificar las condiciones donde hay pérdida

de energía en los sistemas de flujo de fluidos.2. Identificar los medios y formas en que se

agrega o retira energía de un sistema de flujo de fluidos.

3. Extender la ecuación de Bernoulli para conformar la ecuación general de la energía.

4. Aplicar la ecuación general de la energía a diferentes problemas prácticos.

5. Calcular la potencia que las bombas agregan a un fluido, definir la eficiencia de las bombas, y calcular la potencia que se requiere para operar una bomba.

6. Determinar la potencia que un fluido da a un motor de fluido, definir la eficiencia de los motores de fluido, y calcular la salida de potencia de un motor de fluido.

PÉRDIDAS Y PÉRDIDAS Y GANANCIAS DE GANANCIAS DE ENERGÍA.ENERGÍA.

Dispositivos y componentes Dispositivos y componentes de los sistemas de de los sistemas de circulación de flujo de fluidoscirculación de flujo de fluidos1. Bombas: Dispositivos mecánicos. Agregan

energía al sistema.2. Motores de fluido: Dispositivos que toman

energía del fluido y lo convierten en una forma de trabajo. Turbinas, actuadores.

3. Fricción del fluido: Fricción por resistencia al fluir. Depende de las condiciones del fluido, diámetro, acabado, material de la tubería y de la velocidad del flujo.

4. Válvulas y accesorios: Controlan el flujo del fluido. Generan turbulencia en el flujo.

Nomenclatura de las Nomenclatura de las pérdidas y ganancias de pérdidas y ganancias de EnergíaEnergía

Las pérdidas y ganancias de energía se contabilizan en términos de energía por unidad de peso, también se conoce como carga.

Nomenclatura de las Nomenclatura de las pérdidas y ganancias de pérdidas y ganancias de EnergíaEnergíaManejaremos los siguientes

términos:

Se omitirá la transferencia de calor en el sistema.

Nomenclatura de las Nomenclatura de las pérdidas y ganancias de pérdidas y ganancias de EnergíaEnergíaLa magnitud de las pérdidas de

energía que produce la fricción del fluido, las válvulas y accesorios es directamente proporcional a la carga por velocidad del fluido y se expresa como:

Donde K es el coeficiente adimensional de resistencia.

ECUACIÓN GENERAL ECUACIÓN GENERAL DE LA ENERGÍADE LA ENERGÍA

Ecuación general de la Ecuación general de la energíaenergía

Sistema de flujo de fluidos que ilustra la ecuación general de energía.

Ecuación general de la Ecuación general de la energíaenergíaPara un sistema la expresión del

principio de conservación de la energía es:

La energía que posee un fluido por unidad de peso en cada punto es:

Por lo que la primera ecuación se convierte en la Ecuación General de la Energía:

Problema Propuesto 7.6Problema Propuesto 7.6En la figura se aprecia un arreglo de prueba

para determinar la pérdida de energía conforme circula agua a través de una válvula. Calcule la pérdida de energía si fluyen 0.10 pie3/s de líquido a 40 °F. Asimismo, calcule el coeficiente de resistencia K si la pérdida de energía se expresa como K(v2/2g)

Potencia que requieren las Potencia que requieren las bombasbombasLa potencia se define como la

rapidez a la que realiza un trabajo. En mecánica de fluidos consideramos que la potencia es la rapidez con que se transfiere la energía.

La potencia que una bomba le transfiere a un fluido se expresa como:

Unidades de la potenciaUnidades de la potenciaSistema Tradicional de los EEUUlb-pie/sComúnmente se expresa en hp

donde:1hp=550 lb-pie/sSistema internacionalN·m/sSe expresa en Watt W donde:1N·m/s= 1 W

Factores de conversión para Factores de conversión para la potenciala potencia

1 lb-pie/s = 1.356 W

1 hp = 745.7 W

Eficiencia mecánica de las Eficiencia mecánica de las bombasbombas

El término eficiencia se utiliza para denotar la relación de la potencia transmitida por la bomba al fluido a la potencia que suministra la bomba.

Eficiencia de la bombaEficiencia de la bombaMatemáticamente esta relación

de potencias para calcula la eficiencia mecánica eM de la bomba se expresa como:

Problema propuesto 7.13Problema propuesto 7.13

Potencia suministrada a Potencia suministrada a motores de fluidosmotores de fluidosEs análoga a la potencia que se

agrega aun fluido. La calculamos por medio de la medida de la energía hR que un fluido transmite a un dispositivo mecánico de la siguiente manera:

Eficiencia mecánica de los Eficiencia mecánica de los motores de fluidomotores de fluido

Debido a los distintos tipos de pérdida de energía no toda la potencia que se transmite al motor se convierte en potencia de salida del dispositivo.

Eficiencia del motorEficiencia del motor

La eficiencia mecánica del motor de fluidos se define como:

Problema Propuesto 7.38Problema Propuesto 7.38Calcule la presión en el punto 4 a la entrada de la prensa.1.El fluido es aceite con sg de 0.93.2.El flujo volumétrico es de 175 gal/min.3.La potencia de entrada a la bomba es de 28.4 hp.4.La eficiencia de la bomba es de 80%.5.La pérdida de energía del punto 1 al 2 es de 2.80 lb-pie/lb.6.La pérdida de energía del punto 3 al 4 es de 28.5 lb-pie/lb.