GASTO VOLUMETRICO 

El caudal volumétrico o tasa de flujo de fluidos es el volumen de fluido que pasa por una superficie dada en un tiempo determinado. Usualmente es representado con la letra Q mayúscula.

Algunos ejemplos de medidas de caudal volumétrico son: los metros cúbicos por segundo (m³/s, en unidades básicas del Sistema Internacional) y el pie cúbico por segundo(cu ft/s en el sistema inglés de medidas).

Dada un área A, sobre la cual fluye un fluido a una velocidad uniforme v con un ángulo   desde la dirección perpendicular a A, la tasa del caudal volumétrico es:

Cuando un líquido fluye a través de una tubería es muy común hablar de su gasto, que por definición es: la relación existente entre el volumen del líquido que fluye por un conducto y el tiempo que tarda en fluir.

ž  G = gasto en  m³

ž  V= volumen del líquido que fluye en m³

ž   t= tiempo que tarda en fluir el líquido en segundos (s).

El gasto también puede calcularse si se conoce la velocidad del liquido y el área de sección transversal de la tuvería

Para conocer el volumen de un líquido que pasa del punto 1 al 2 de la tubería, basta con multiplicar entre : el área, la velocidad del líquido y el tiempo que tarda en pasar por los puntos.

Y como 

ž  Sustituyendo la ecuación 2 en la 1 nos queda:

ž  Donde G= gasto en (m³/s)

ž  A= área de sección transversal del tubo en (m²)

ž  V= velocidad del líquido (m/s).

TEOREMA DE BERNOULLI

El principio de Bernoulli, también denominado ecuación de Bernoulli o Trinomio de Bernoulli, describe el comportamiento de un fluido en reposo moviéndose a lo largo de una corriente de agua. 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 tres componentes:

1. Cinética: 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.

La siguiente ecuación conocida como “Ecuación de Bernoulli” (Trinomio de Bernoulli) consta de estos mismos términos.


donde:
· V= velocidad del fluido en la sección considerada.
· p = densidad del fluido.
· P= presión a lo largo de la línea de corriente.
· A = aceleración gravitatoria


· Z = altura en la dirección de la gravedad desde una cota de referencia.

Aplicaciones del 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.

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. es la diferencia de presión entre la base y la boca de la chimenea, en consecuencia, los gases de combustión se extraen mejor.

Natación
La aplicación dentro de este deporte se ve reflejado directamente cuando las manos del nadador cortan el agua generando una menor presión y mayor propulsión.

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.
Flujo de fluido desde un tanque
La tasa de flujo está dada por la ecuación de Bernoulli.
Dispositivos de Venturi
En oxigeno terapia la mayor parte de sistemas de suministro de débito alto utilizan dispositivos de tipo Venturi, el cual esta basado en el principio de Bernoulli.

Aviación
Los aviones tienen el extradós (parte superior del ala o plano) más curvado que el intradós (parte inferior del ala o plano). Esto causa que la masa superior de aire, al aumentar su velocidad, disminuya su presión, creando así una succión que ayuda a sustentar la aeronave.

  

ECUACIÓN 

DE CONTINUIDAD

La ecuación de continuidad no es más que un caso particular del principio de conservación de la masa. Se basa en que el caudal (Q) del fluido ha de permanecer constante a lo largo de toda la conducción.
Dado que el caudal es el producto de la superficie de una sección del conducto por la velocidad con que fluye el fluido, tendremos que en dos puntos de una misma tubería se debe cumplir que:

Que es la ecuación de continuidad y donde:

· S es la superficie de las secciones transversales de los puntos 1 y 2 del conducto.

· v es la velocidad del flujo en los puntos 1 y 2 de la tubería.

Se puede concluir que puesto que el caudal debe mantenerse constante a lo largo de todo el conducto, cuando la sección disminuye, la velocidad del flujo aumenta en la misma proporción y viceversa.

TEOREMA DE TORRICELLI

0        El teorema de Torricelli o principio de Torricelli es una aplicación del principio de Bernoulli y estudia el flujo de un líquido contenido en un recipiente, a través de un pequeño orificio, bajo la acción de la gravedad.

La velocidad del chorro que sale por un único agujero en un recipiente es directamente proporcional a la raíz cuadrada de dos veces el valor de la aceleración de la gravedad multiplicada por la altura a la que se encuentra el nivel del fluido a partir del agujero.

Fluidez de un líquido

Fluidez es una propiedad que tienen los líquidos, esta propiedad se puede ver cuando un liquido adopta la forma del recipiente que lo contiene.

FORMULA 

A partir del teorema de Torricelli se puede calcular el caudal de salida de un líquido por un orificio. "La velocidad de un líquido en una vasija abierta, por un orificio, es la que tendría un cuerpo cualquiera, cayendo libremente en el vacío desde el nivel del líquido hasta el centro de gravedad del orificio":

Para el estudio de los fluidos se tienen que considerar entre otras cosas, la velocidad, la presión, el flujo y el gasto del fluido. También es necesario saber que el fluido es un líquido incomprensible, que es despreciable la perdida de energía por viscosidad y que el flujo de los líquidos es en régimen estable, es decir, que su velocidad es en cierto punto, independiente del tiempo

Supongamos que existe un orificio en la pared de un tanque con fluido que tiene una presión interior. Por esta presión interior, en el orificio se producirá una descarga de agua, evidentemente, entre mayor sea el orificio, mayor será la descarga, y a mayor profundidad, mayor será su presión. La velocidad del fluido va a ser en cada posición distinta. De hecho, las líneas de corriente en el tanque hacen que en el orificio el vector velocidad tenga encada punto una componente radial hacia el eje.

TEMPERATURA 

ESCALAS TERMOMÉTRICAS

 Calor y Temperatura

El calor y la temperatura no son lo mismo, pero podemos  decir que están estrictamente relacionados ya  que la temperatura puede determinarse  por la cantidad de calor  acumulado.

CALOR

Es la cantidad de energía cinética, es el movimiento de las moléculas que componen un cuerpo. Cuando el calor entra en un cuerpo se produce calentamiento y cuando sale enfriamiento.

Temperatura

La temperatura es la medida de calor de un cuerpo (y no la cantidad de calor que este contiene.)

La temperatura se mide en unidades llamadas grados por medio de los termómetros.

Se define como una magnitud.

TERMOMETRO

Este instrumento está formado por un capilar muy fino en el interior de un tubo de vidrio, ambos extremos están cerrados y en uno de ellos se estrecha y el capilar obtiene un bulbo con mercurio, el cual se dilata al más mino cambio de temperatura.

Termometría

  La termometría se encarga de la medición de la temperatura de cuerpos o sistemas. Para este fin, se utiliza el termómetro, que es un instrumento que se basa en el cambio de alguna propiedad de la materia debido al efecto del calor.  Existen varias escalas termométricas para medir temperaturas relativas o absolutas.  Para medir la temperatura, el termómetro se basa en puntos fijos, es decir, procesos en los cuales la temperatura permanece constante. Ejemplos de estos procesos son el proceso de ebullición y el proceso de fusión del agua.

u  Existen varias escalas para medir temperaturas, las más importantes son la escala Celsius, la escala Kelvin y la escala Fahrenheit.

Escala Fahrenheit

En los países anglosajones se pueden encontrar aún termómetros graduados en grado Fahrenheit (°F), propuesta por Gabriel Fahrenheit en 1724. La escala Fahrenheit difiere de la Celsius tanto en los valores asignados a los puntos fijos, como en el tamaño de los grados. En la escala Fahrenheit los puntos fijos son los de ebullición y fusión de una disolución de cloruro amónico en agua. Así al primer punto (de fusión) fijo se le atribuye el valor 32 y al segundo (de ebullición) el valor 212. 

Escala Celsius

La escala de temperatura de Andres Celsius (1701-1744) era más sencilla que la de Fahrenheit. Hizo coincidir el punto 0 con el punto de fusión del agua pura y el 100 con el de ebullición, esta escala es de uso popular en los países que adhieren al Sistema Internacional de Unidades, por lo que es la más utilizada mundialmente. Inicialmente fue propuesta en Francia por Jean-Pierre Christin en el año de 1743. En 1948, la Conferencia General de Pesos y Medidas oficializó el nombre de "grado Celsius" para referirse a la unidad termométrica que corresponde a la centésima parte entre estos puntos.

Para esta escala, estos valores se escriben como 100 °C y 0 °C y se leen 100 grados Celsius y 0 grados Celsius o centígrados, respectivamente.

Escala Kelvin o absoluta

  La escala de temperatura ideada por William Thomson Kelvin (1824-1907), sitúa el punto 0 en el llamado cero absoluto, que es la temperatura en la cual la agitación térmica es nula. El punto de fusión del agua es 273 y el de ebullición 373. Cada unidad es 1K.

Escala Rankine

Se denomina Rankine (símbolo R) a la escala de temperatura que se define midiendo en grados Fahrenheit sobre el cero absoluto, por lo que carece de valores negativos. Esta escala fue propuesta por el físico e ingeniero escocés William Rankineen en 1859.La escala Rankine tiene su punto de cero absoluto a – 459, 67 °F y los intervalos de grado son idénticos al intervalo de grado Fahrenheit. Usado comúnmente en Inglaterra y en EE.UU., como medida de temperatura termodinámica. Aunque en la comunidad científica las medidas son efectuadas en el Sistema Internacional de Unidades, por tanto la temperatura es medida en kelvins (K).