Ejemplos de Energía De Flujo
La energía de flujo es la que contiene una sustancia líquida o gaseosa cuando se desplaza de un punto A a un punto B, a través de una tubería cerrada o de un canal abierto. Este tipo de energía está determinada por las propiedades del fluido, como:
- Densidad
- Viscosidad
- Temperatura
- Velocidad
- Energía cinética
- Energía potencial
También puede verse influida por factores externos como:
- Material de la tubería
- Rozamiento entre el fluido y este material
- Abertura o cierre de válvulas
- Inyección de presión
- Calentamiento
- Enfriamiento
La hidrodinámica y la energía de flujo
La hidrodinámica o dinámica de fluidos es la rama de la dinámica que estudia los fluidos en movimiento. Para comprender todos los aspectos de este estudio, se han establecido numerosos conceptos:
- Fluido ideal: es un fluido incompresible, es decir, cuyo volumen no se puede reducir por presión, como los líquidos. No tiene rozamiento interno ni viscosidad.
- La hipótesis de incompresibilidad suele ser una buena aproximación para líquidos.
- Un gas puede tratarse como un fluido ideal, siempre y cuando el flujo sea tal que las diferencias de presión no resulten demasiado grandes.
- Línea de flujo: es la trayectoria que sigue un elemento de un fluido en movimiento.
- La velocidad del fluido es variable en magnitud y en dirección.
- Flujo estacionario: es cuando toda parte del fluido que pasa por un punto dado sigue la misma línea de flujo que las partes anteriores. La velocidad en cada punto no varía con el tiempo.
- Flujo turbulento: es cuando el fluido va a tal velocidad y presión que todas sus partículas van agitadas, chocando unas contra otras y con direcciones variables.
Ecuación de Bernoulli
La ecuación de Bernoulli es una expresión matemática basada en la ley de la conservación de la energía, que describe cómo se comporta la energía mientras un fluido va del punto A al punto B. Se considera un fluido circulando de modo estacionario a través de una tubería que no es horizontal. La presión variará de un punto a otro a lo largo de la tubería y debe realizarse cierto trabajo para que el fluido circule. La velocidad del fluido y la presión también variarán.
P + ρgy + ½ ρv2 = constante
Esta ecuación es para un flujo no viscoso, estacionario de un fluido incompresible
La ecuación de Bernoulli expresa la igualdad del trabajo por unidad de volumen de fluido a la suma de las magnitudes energía cinética y energía potencial por unidad de volumen que tienen lugar en el flujo. Esta ecuación también puede interpretarse en función de presiones. P es siempre la presión absoluta: presión atmosférica + presión manométrica.
Ejemplos de energía de flujo
- Cuando el gas natural circula a través de la tubería doméstica para usarse en la estufa, va con poca energía de flujo, hasta llegar paulatinamente a los quemadores de esta.
- Cuando el vapor de agua circula hacia afuera de una caldera, va con una energía de flujo muy elevada, hasta llegar al componente calefactor de un evaporador o destilador.
- El aire comprimido tiene una gran energía de flujo, que es aprovechada según el propósito para el que se destine, como el secado de un automóvil.
- La energía de flujo del agua en un río va a ser variable según el cambio de altura que haya desde un punto de inicio hasta un punto de final.
- En una planta cervecera, la energía de flujo del producto terminado va a ser elevada en la descarga para llenado de botellas.
- En un vertedero de una planta de tratamiento de aguas, el agua tiene una energía de flujo variable al ir cambiando de dirección hasta llegar al punto final.
- En las tuberías de alimentación de una piscina, la energía de flujo es suficiente para vencer la presión del agua contenida.
- En las plantas de extracción de aceites, el producto obtenido circula lentamente por gravedad, hasta recolectarse en equipos en los que se va a evaporar el disolvente para usarlo de nuevo.
- En las plantas productoras de sales como el sulfato de sodio, se extrae salmuera del subsuelo. Esta lleva la energía de flujo suficiente para llegar a la superficie, y le es proporcionada por bombas.
- En una regadera doméstica, la energía de flujo máxima dependerá de si el agua proviene directo de un sistema de bombeo o de un tinaco en el techo, impulsado por la gravedad.
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