Volumen de Control

FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL V CICLO

ESTUDIANTE

: Llanco Santos José Eduardo

CURSO

: Mecánica de fluidos

CICLO

: V

CATEDRATICO

: Ing. Víctor Rosales Quispe

TEMA

: Aplicaciones del método del volumen de control en sistema de tuberías y accesorios

Satipo, mayo del 2017

APLICACIONES DEL MÉTODO DEL VOLUMEN DE CONTROL EN SISTEMA DE TUBERÍAS Y ACCESORIOS JOSE LLANCO SANTOS VICTOR AMERICO ROSALES QUISPE MECANICA DE FLUIDOS UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE Satipo, mayo del 2018

DEDICATORIA Dedico este trabajo monográfico a Dios, por darme la oportunidad de vida y mantenerme en  pie día a día, también a mis padres por apoyarme a seguir la carrera, por darme fuerzas en todo momento y alentarme cada vez que flaqueo.

AGRADECIMIENTO En primer lugar, agradecer a Dios por los días de vida, a mis padres por el apoyo brindado en cada paso que doy en la carrera, a mis amigos  por ayudarme a seguir en pie, así mismo por el apoyo emocional.

INDICE INTRODUCCION  ............................................................................................................................. 6 VOLUMEN DE CONTROL  ............................................................................................................ 7 TIPOS DE VOLUMEN DE CONTROL ..................................................................................... 8 VOLUMEN DE CONTROL FIJO  .......................................................................................... 8 VOLUMEN DE EN MOVIMIENTO  ...................................................................................... 8 ECUACIONES GENERALES APLICADAS A UN VOLUMEN DE CONTROL  ................ 9 DIFERENCIAS ENTRE MASA DE CONTROL Y VOLUMEN DE CONTROL ............... 10 Masa De Control ...................................................................................................................... 10 Volumen De Control  ............................................................................................................... 10 POR QUÉ USAMOS MASAS DE CONTROL Y VOLÚMENES DE CONTROL .......... 11 APLICACIONES DEL METODO DE VOLUMEN DE CONTROL ........................................ 12 EN UN FLUJO PERMANENTE  ........................................................................................... 12 FUERZA SOBRE UN CONDUCTO CORTO  ..................................................................... 12 CONCLUSIONES  ........................................................................................................................... 13 BIBLIOGRAFIA  ............................................................................................................................. 14

INTRODUCCION Muchos problemas prácticos en mecánica de fluidos requieren analizar el comportamiento del contenido de una región finita en el espacio (un volumen de control). Para describir el comportamiento del flujo en una región se puede adoptar el concepto de volumen de control (VC) formado por el espacio delimitado por una superficie de control (SC) cerrada, real o virtualmente, donde una de sus características, en general, será la permanencia de la forma y el tamaño del volumen así delimitado. La permanencia del espacio ocupado por el volumen de control hace que las  partículas que lo ocupan no sean siempre las mismas. La cantidad de partículas también será variable cuando el flujo no es permanente. Este método facilita la descripción del comportamiento del flujo y del fluido. En el volumen de control las actividades de todos y cada uno de los volúmenes en el espacio satisfacen los principios básicos y los principios secundarios  pertinentes. Como se aprenderá a través del estudio de este capítulo, estas y otras cuestiones importantes se pueden contestar rápidamente mediante un análisis del volumen de control finito. Las bases de este método de análisis son algunos principios fundamentales de física; a saber, la conservación de la masa, la segunda ley de movimiento de  Newton y las leyes primera y segunda de la termodinámica. Así, se podría esperar, las técnicas resultantes son poderosas y aplicables a una amplia variedad de circunstancias de mecánica de fluidos que requieren un juicio ingenieril. Además, las fórmulas del volumen de control finito son fáciles de interpretar físicamente, por lo que no es difícil de usarlas.

VOLUMEN DE CONTROL En mecánica continua y termodinámica, un volumen de control es una abstracción matemática empleada en el proceso de creación de modelos matemáticos de procesos físicos. En un marco de referencia inercial, es un volumen fijo en el espacio o que se mueve con velocidad de flujo constante a través del cual fluye el continuo (gas, líquido o sólido).

La superficie que encierra el volumen de control se denomina superficie de control. En estado estable, un volumen de control puede considerarse como un volumen arbitrario en el que la masa del continuo permanece constante. A medida que un continuo se mueve a través del volumen de control, la masa que ingresa al volumen de control es igual a la masa que sale del volumen de control. En estado estable, y en ausencia de trabajo y transferencia de calor, la energía dentro del volumen de control permanece constante. Es análogo al concepto de mecánica clásica del diagrama de cuerpo libre Una técnica muy importante en mecánica de fluidos es el análisis a través de volúmenes de control. Esta consiste en re expresar las leyes  básicas de conservación para un volumen fijo (con respecto a un sistema de referencia). Así, evaluando los flujos a través d e  las paredes del volumen podemos calcular fuerzas, cambios de masa, etc.

TIPOS DE VOLUMEN DE CONTROL VOLUMEN DE CONTROL FIJO Unidimensional:

Arbitrario:

VOLUMEN DE EN MOVIMIENTO Cuando un objeto está en movimiento, con frecuencia es conveniente definir un volumen de control que se identifique con el objeto. El marco de referencia se  puede mover con el volumen de control, o puede ser independiente de este. Cada flujo másico se calcula mediante la velocidad respecto a la superficie de control. En otras palabras, el término ṁ proporciona la rapidez con la que la masa entra o sale del volumen de control.

ECUACIONES GENERALES APLICADAS A UN VOLUMEN DE CONTROL Balance másico Dm=0

Balance de cantidad de movimiento

Balance energético

Generación de entropía

Donde M.F. se refiere al planteamiento de la Mecánica de fluidos. Estas ecuaciones de conservación y degradación, más las ecuaciones constitutivas de la materia de que se trate (las de equilibrio y las de transporte), más las condiciones iniciales y de contorno, completan la formulación general de la evolución de los medios continuos.

DIFERENCIAS ENTRE MASA DE CONTROL Y VOLUMEN DE CONTROL Masa De Control Es una cierta cantidad de material a la que hacemos un seguimiento. Por lo tanto, una masa de control es un objeto físico igual que lo es una pelota, pero puede ser difícil distinguir una masa de control de su vecina (por ejemplo, es difícil distinguir una masa de agua de otra en medio del océano).

Volumen De Control Es un volumen al que hacemos un seguimiento. Las masas de control  pueden atravesar un volumen de control. Los volúmenes de control son entidades geométricas que definimos aparte de los objetos físicos: por ejemplo, el interior de una caja es un volumen de control cuyo contenido, las masas de control que tiene dentro, puede variar con el tiempo.

POR QUÉ USAMOS MASAS DE CONTROL Y VOLÚMENES DE CONTROL A menudo, conocemos las leyes físicas que afectan a los objetos como las masas de control, pero  poner en práctica este conocimiento puede ser muy engorroso. Por ejemplo, las ecuaciones del movimiento de una masa de control de aire (las leyes de Newton y de conservación de la energía), aunque son conceptualmente muy sencillas, se vuelven muy difíciles de integrar porque la masa de control puede desplazarse mucho y acabar en cualquier parte. Como las ecuaciones del movimiento dependen de las masas de aire del entorno (lo hacen a través de la presión y los esfuerzos viscosos, por ejemplo) y estas masas de aire pueden cambiar mucho a cada momento, no es de extrañar que la tarea de calcular el comportamiento del aire (o el medio que sea) pueda volverse algo formidable con esta formulación.

APLICACIONES DEL METODO DE VOLUMEN DE CONTROL EN UN FLUJO PERMANENTE

a) para gases:

b) para líquidos:

FUERZA SOBRE UN CONDUCTO CORTO

Valoración indirecta de la fuerza F Fuerza sobre la sección 1 Fuerza sobre la sección 2 Fuerza que ejerce la pared Fuerza de gravedad

CONCLUSIONES En el presente trabajo pudimos ver que el control de volumen es un volumen arbitrario en el que la masa del continuo permanece constante. El volumen de control está delimitado por un espacio virtual imaginario o real al cual se le conoce como espacio o superficie de control. También conocimos algunas leyes físicas que están relacionada con este fenómeno. También vimos que este método se usa en tuberías, para calcular caudales, velocidades en función de masa y espacio, con estos datos podemos transformar el volumen de control a masa de control de manera rápida y fácil, aplicando algunas leyes de la hidráulica relacionados con el volumen de control.

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