Divulgación Reducir presion en una tuberia, teorema de Bernouilli y efecto Venturi

[davidgruty]

Buenas a todos,

Tengo que hacer un proyecto en el que tengo una tuberia donde el agua llega a 10 bares y a partir de ahi tengo que hacer el circuito de tuberias para llevar el agua a una maquina donde debe de entrar a 6 bares; por lo que tengo que hacer disminuir la presion.

Segun he visto por internet, aumentando la seccion de las tuberias se baja la presion; por logica tambien me parece bien, pero por Bernouilli...

v2/2g + P/gamma + z = cte y Q = v*s

Si aumento la seccion, la velocidad disminuye con lo que la presion aumenta.

No entiendo esto.

He encontrado un post

http://forum.lawebdefisica.com/showt...resion+seccion

donde se habla de esto.

Aqui entiendo que en un conducto Venturi la presion en la seccion pequeña es menor por la presion ejercida en las paredes "inclinadas" (donde se reduce la seccion); pero que pasa cuando la seccion aumenta otra vez??

En esta imagen

http://upload.wikimedia.org/wikipedi...turifixed2.PNG

se ve que la P2 esta situada en una zona donde la seccion es grande otra vez; si la seccion aumenta la presion tiene que aumentar tambien!

Alguien podria aclararme esto?

Muchas gracias

Saludos

[arreldepi]

Re: Reducir presion en una tuberia, teorema de Bernouilli y efecto Venturi

Buenas a todos,

Tengo que hacer un proyecto en el que tengo una tuberia donde el agua llega a 10 bares y a partir de ahi tengo que hacer el circuito de tuberias para llevar el agua a una maquina donde debe de entrar a 6 bares; por lo que tengo que hacer disminuir la presion.

Segun he visto por internet, aumentando la seccion de las tuberias se baja la presion; por logica tambien me parece bien, pero por Bernouilli...

v2/2g + P/gamma + z = cte y Q = v*s

Si aumento la seccion, la velocidad disminuye con lo que la presion aumenta.

No entiendo esto.

He encontrado un post

http://forum.lawebdefisica.com/showt...resion+seccion

donde se habla de esto.

Aqui entiendo que en un conducto Venturi la presion en la seccion pequeña es menor por la presion ejercida en las paredes "inclinadas" (donde se reduce la seccion); pero que pasa cuando la seccion aumenta otra vez??

En esta imagen

http://upload.wikimedia.org/wikipedi...turifixed2.PNG

se ve que la P2 esta situada en una zona donde la seccion es grande otra vez; si la seccion aumenta la presion tiene que aumentar tambien!

Alguien podria aclararme esto?

Muchas gracias

Saludos

Hola, ya sé que tu fluido no será ideal , pero para que veas más o menos de dónde sale la explicación del efecto Venturi, creo que con considerarlo ideal, ya va bien:

Primero de todo, tenemos la ecuación de continuidad, que nos dice que el caudal debe conservarse:

$$Q = v_1S_1 = v_2S_2 = \ldots = \textrm{cte.}$$

Y la ecuación de Bernoulli:

$$P+\frac 12\rho v^2+\rho g h = \textrm{cte.}$$

Donde P es la presión estática, $\frac 12\rho v^2$ la presión dinámica y $\rho g h$ la presión hidrostática del fluido.

Entonces, tienes que mirar qué sucede cuando disminuye la sección:

1. Si la sección disminuye, por (1), vemos que la velocidad debe aumentar, y por (2), vemos que si la velocidad aumenta, la presión $P$, tiene que disminuir para que la ecuación de Bernoulli se cumpla.

2. Si la sección aumenta, sucede lo contrario.

En clase de fluidos, el profesor nos comentó que en un libro decían que los fluidos eran más inteligentes que las personas, porque, nosotros, en un estrechamiento tendimos a disminuir la velocidad y a estar más presionados, en cambio, el fluido, aumenta su velocidad y disminuye la presión .

Entonces, en el último enlace que has añadido, donde se ve la tubería sucede lo siguiente:

La ecuación de Bernoulli es válida para una misma línea de fluido, es decir, que podemos escribir

$$P_1+\frac 12\rho v_1^2+\rho g h_1 =P_2+\frac 12\rho v_2^2+\rho g h_2$$

Con lo cual, hemos escogido dos puntos a lo largo de una misma línea de corriente. Si te fijas, en tu dibujo, los puntos están marcados justo debajo del saliente vertical, por tanto, la velocidad y la presión están referidas a ese punto, con lo cual, la velocidad será mayor y la presión será menor en el punto 2 que en el 1.


Un saludo!

[davidgruty]

Re: Reducir presion en una tuberia, teorema de Bernouilli y efecto Venturi

Gracias por la respuesta arreldepi.

Me ha gustado el ejemplo de las personas y los fluidos; realmente hay muchas mas cosas (inertes) mas inteligentes que yo!

La verdad que no he aclarado mucho la situacion.

Que pasa en un hipotetico punto 3 a la en la parte de mayor seccion (digamos a la derecha) siguiendo el sentido del fluido despues del estrechamiento?

Para que sirve realmente un Venturi? Yo entiendo que la presion despues del estrechamiento (en este punto 3 que he descrito) vuelve a aumentar (al aumentar la seccion)

Me ha gustado las definiciones de presiones; ahora voy a hacer una pregunta un tanto estupida: Cuando me han dicho que la presion en la salida de la tuberia donde engancho mi circuito es de 10 bares, se refieren a presion estatica, no?

Gracias mil

[arreldepi]

Re: Reducir presion en una tuberia, teorema de Bernouilli y efecto Venturi

Gracias por la respuesta arreldepi.

Me ha gustado el ejemplo de las personas y los fluidos; realmente hay muchas mas cosas (inertes) mas inteligentes que yo!

La verdad que no he aclarado mucho la situacion.

Que pasa en un hipotetico punto 3 a la en la parte de mayor seccion (digamos a la derecha) siguiendo el sentido del fluido despues del estrechamiento?

Para que sirve realmente un Venturi? Yo entiendo que la presion despues del estrechamiento (en este punto 3 que he descrito) vuelve a aumentar (al aumentar la seccion)

Me ha gustado las definiciones de presiones; ahora voy a hacer una pregunta un tanto estupida: Cuando me han dicho que la presion en la salida de la tuberia donde engancho mi circuito es de 10 bares, se refieren a presion estatica, no?

Gracias mil

Hola, de nada!

La presión que te piden es P, la estática, fíjate que en las otras sólo te aparecen términos que dan alguna presión, pero el único dato que tienes de "presión" es ése.

Y sí, si hubiese un punto 3, como parece que las secciones 1 y 3 son iguales, tendrías los mismos valores que en 1.

El medidor de Venturi, es un aparato que mide el caudal partir de la diferencia de alturas que haya (si quieres, te puedo escribir el procedimiento para encontrarlo, pero tan sólo tienes que aplicar Bernoulli + Continuidad).



Un saludo!

[davidgruty]

Re: Reducir presion en una tuberia, teorema de Bernouilli y efecto Venturi

Ok, voy aclarando conceptos

Si la presion en 1 y 3 son la misma, cual es la ventaja de hacer un estrechamiento a lo Venturi si voy a acabar igual que empece?

Saludos

[arreldepi]

Re: Reducir presion en una tuberia, teorema de Bernouilli y efecto Venturi

Ok, voy aclarando conceptos

Si la presion en 1 y 3 son la misma, cual es la ventaja de hacer un estrechamiento a lo Venturi si voy a acabar igual que empece?

Saludos

Bueno, pues a parte de la aplicación de que sirve para medir el caudal, aquí tienes varios ejemplos de para qué se usa, y además, no sabes cómo sigue tu tubería xD.

Quizas también tenga algo que ver con la energía o la viscosidad del fluido, pero eso ya no lo tengo tan claro.

[davidgruty]

Re: Reducir presion en una tuberia, teorema de Bernouilli y efecto Venturi

Ajá,

Entonces lo que veo que lo de Venturi se reduce a que reduciendo seccion, se reduce presion y se aumenta velocidad en ese punto.

Muchas gracias arreldepi, voy a clicar en el boton correspondiente!

[Adosgel]

Re: Reducir presion en una tuberia, teorema de Bernouilli y efecto Venturi

Si el fluido fluye en el sentido de las flechas del dibujo, es porque la sección ancha del punto 3 (derecha) tiene menos presión que la sección ancha del punto 1 (izquierda).
Osea, que del punto 2 al punto 3 no se llega a recuperar la presión P. Corresponde a un sistema de vasos comunicantes de niveles distintos y es importante tener en cuenta que nos referimos a una "corriente" de fluidos en un conducto donde lo que sí que se cumple es la conservación del caudal; pero este está limitado por el tramo más estrecho del conducto que es la sección del punto 2, y para una diferencia de P entre ambos lados de dicha sección, que son las secciones anchas de los puntos 1 y 3.

Saludos.

[davidgruty]

Re: Reducir presion en una tuberia, teorema de Bernouilli y efecto Venturi

Buenas Adosgel,

Gracias por la respuesta

Pense que lo tenia claro, pero ahora me entran dudas.

Dices que la presion en 3 es menor que en 1.

De acuerdo con Bernouilli (a caudal y densidad constante):

- Las alturas "h" en 1 y 3 son la misma (tercer miembro de la ecuacion eliminado)

- La densidad es la misma y la velocidad, al ser el caudal constante y las seciones iguales hacen que la Presion tenga que ser la misma

Hay algo que he tenido que hacer mal. Quizas asumir que el caudal es el mismo? A mi me lo parece

Saludos

[Adosgel]

Re: Reducir presion en una tuberia, teorema de Bernouilli y efecto Venturi

Tal como tomais el ejemplo se supone un circuito cerrado. Pero sería un circuito cerrado sin corriente del fluido.
Si le pones un motor que genere la presión de corriente en la sección del punto 1, despues del estrechamiento y al recuperar la sección original en el punto 3, lo que disminuye es la densidad. No hay densidad constante en todo el circuito.
Este es el fundamento del funcionamiento de un frigorífico. Al bajar la densidad, disminuye la temperatura en ese tramo, que es el que va en el interior.

En la sección del punto 3, la velocidad es mayor y la densidad menor que en la sección del punto 1, manteniéndose el caudal. Hay que tener también en cuenta las transformaciones entre la presión de corriente y la estática. Lo que se deve cumplir es la conservación de la E, siendo constante la suma de Ep, E de flujo, y Ec en cualquier sección del circuito.

http://es.wikipedia.org/wiki/Principio_de_Bernoulli

fíjate en la fórmula de la parte "Ecuación de Bernoulli y la Primera Ley de la Termodinámica" del enlace.

Desde luego, si es un circuito cerrado sin motor ni corriente, se cumple la igualdad de P entre las secciones anchas del dibujo, pero no hay "p" ni Ec.

Saludos.

[Saplaya]

Re: Reducir presion en una tuberia, teorema de Bernouilli y efecto Venturi

[FONT=Times New Roman]Hola a todos.[/FONT]
[FONT=Times New Roman]Davidgruty, la reducción de presión por cambio de diámetros de acuerdo con la aplicación de la ecuación de Bernoulli (sin perdidas de carga), no es aplicable para lo que quieres hacer ya que aunque disminuyas la sección para que baje la presión, cuando llegues a tu máquina tendrás unos conductos con unos diámetros determinados a los cuales corresponderán unas presiones también diferentes.[/FONT]
[FONT=Times New Roman]Para reducir la presión hay que generar perdidas de presión por turbulencia. Esto se puede conseguir mediante una reducción de sección brusca antes de llegar a tu máquina. Los cambios de diámetro producidos de forma súbita (sin cambio progresivo del diámetro) generan lo que se llama perdidas de carga (en definitiva, perdidas de presión). Esta perdida de presión debida a las turbulencias en la zona del cambio brusco de diámetro es irrecuperable, de modo que aunque después de esta zona vuelvas al diámetro original, la presión perdida ya no se recuperará, ya que es consecuencia de la perdida de energía ocurrida durante la turbulencia.[/FONT]
[FONT=Times New Roman]Existen válvulas llamadas reguladoras y limitadoras de presión cuya función es conseguir esto, pero mediante el uso de un simple grifo también se puede conseguir este efecto aunque de forma menos precisa y efectiva.[/FONT]
[FONT=Times New Roman]Un saludo[/FONT]

[davidgruty]

Re: Reducir presion en una tuberia, teorema de Bernouilli y efecto Venturi

[FONT=Verdana]Adosgel:[/FONT]
[FONT=Verdana] [/FONT]
[FONT=Verdana]Hablaba en general con este caso Venturi, pero en particular si tengo un circuito cerrado con una bomba. El liquido es agua, asi que incompresible (no hare el chiste de imcomprensible). En una nevera si hay cambio de estado y por lo tanto de densidad.[/FONT]
[FONT=Verdana] [/FONT]
[FONT=Verdana]Entonces sigo manteniendo la que el caudal en 1 y 3 son lo mismo. Aunque ahora con lo del a Bomba ya me lio otra vez.[/FONT]
[FONT=Verdana] [/FONT]
[FONT=Verdana]Si tenemos “W” suministrada por la bomba (en forma de altura, en metros), no entiendo que pasa con las presiones (ahora me lio con las unidades).[/FONT]
[FONT=Verdana] [/FONT]
[FONT=Verdana] [/FONT]
[FONT=Verdana]Saplaya:[/FONT]
[FONT=Verdana] [/FONT]
[FONT=Verdana]Dices [/FONT]
[FONT=Verdana] [/FONT]
[FONT=Verdana]“aunque aumente la seccion para que baje la presion”[/FONT]
[FONT=Verdana] [/FONT]
[FONT=Verdana]Pero no quedamos en que la presión baja al disminuir la presion? Es que realmente parece que sí disminuye la presion al aumentar seccion[/FONT]
[FONT=Verdana] [/FONT]
[FONT=Verdana]Entiendo lo que me dices del caso real sobre el diámetro de las tuberías. Realmente hay dispositivos para reducir presion, “reguladores de presion” segun he entendido (supongo que a base de crear turbulencia).[/FONT]
[FONT=Verdana] [/FONT]
[FONT=Verdana] [/FONT]
[FONT=Verdana]Ahora me gustaria entrar en el campo de las perdidas de carga. Entiendo que las perdidas afectan a la altura, tambien a la presion? Al caudal??[/FONT]
[FONT=Verdana] [/FONT]
[FONT=Verdana]Dices que las perdidas de carga son perdidas de presion; insisto con las unidades en la ecuación de Bernouilli; en la formula expresada en unidades de longitud esta el termino “hf” que se refiere a las perdidas, pero no consigo asociar esto con la presion.[/FONT]
[FONT=Verdana] [/FONT]
[FONT=Verdana] [/FONT]
[FONT=Verdana]Muchas gracias[/FONT]
[FONT=Verdana] [/FONT]
[FONT=Verdana]Saludos cordiales[/FONT]

[Saplaya]

Re: Reducir presion en una tuberia, teorema de Bernouilli y efecto Venturi

[FONT=Verdana]Saplaya:[/FONT]

[FONT=Verdana]Dices [/FONT]

[FONT=Verdana]“aunque aumente la seccion para que baje la presion”[/FONT]

[FONT=Verdana]Pero no quedamos en que la presión baja al disminuir la presion? Es que realmente parece que sí disminuye la presion al aumentar seccion[/FONT]

[FONT=Verdana]
Si, tienes razón, quise decir “aunque disminuya la seccion para que baje la presion”.

Ahora me gustaria entrar en el campo de las perdidas de carga. Entiendo que las perdidas afectan a la altura, tambien a la presion? Al caudal??

Dices que las perdidas de carga son perdidas de presion; insisto con las unidades en la ecuación de Bernouilli; en la formula expresada en unidades de longitud esta el termino “hf” que se refiere a las perdidas, pero no consigo asociar esto con la presion.

Las perdidas de carga son perdidas de presión, lo que sucede es que como
$p={\rho}gh$
y tanto g como $\rho$ son costantes, se puede expresar la perdida de carga en unidades de presión o de altura ya que para pasar de unas a otras no hay más que multiplicar o dividir por ${\rho}g$.

Saludos[/FONT]

[Adosgel]

Re: Reducir presion en una tuberia, teorema de Bernouilli y efecto Venturi

[FONT=Verdana]Hablaba en general con este caso Venturi, pero en particular si tengo un circuito cerrado con una bomba. El liquido es agua, asi que incompresible (no hare el chiste de imcomprensible). En una nevera si hay cambio de estado y por lo tanto de densidad.[/FONT]

Pues lo hago yo... si el líquido fuese incompresible, sería incomprensible, pues serian las condiciones en las que se cumpliría lo dicho por arreldepi; pero significaría que es un fluido perfecto capaz de transformar en la medida en que lo necesite, la presión de corriente en estática sin perdida alguna de energía. Y con un fluido así, también sucedería lo mismo con la sección estrecha, alcanzando la misma altura ambos tubos de medida de presión, el de la sección de 1 y el de la sección de 2.

Además. si no hubieran perdidas de energía en el recorrido del fluido por el circuito, tampoco habría diferencia de presión entre ambos lados de la bomba; y, una vez creada la corriente del fluido en el circuito, la bomba no sería necesaria para el mantenimiento de este caudal en el tiempo. Pero esto va en contra del comportamiento de la naturaleza.

Un punto crítico del circuito es el estrangulamiento de la sección estrecha, lo que marca un claro cambio de estado entre las dos zonas del circuito de sección ancha. Hay maneras de paliar en parte esto, como es el caso de las turbulencias que ha mencionado Saplaya, pero siempre tendremos unas perdidas mínimas de energía que se traducen en pérdida de presión en la sección del punto 3, de la misma manera que hay menor densidad.
Incluso en el caso de no haber sección estrecha que estrangule el circuito. Siempre tendremos las limitaciones a la fluidez, del rozamiento, viscosidad, etc... y a nivel de partículas, la trayectoria del momento lineal de las partículas.

[FONT=Verdana]Entonces sigo manteniendo la que el caudal en 1 y 3 son lo mismo. Aunque ahora con lo del a Bomba ya me lio otra vez.[/FONT]

Es que el caudal se cumple, pues es un circuito cerrado y cumple el caudal que impone la bomba, o dicho de otro modo el que impone la diferencia de presión entre la sección 1 y 3.

[FONT=Verdana]Si tenemos “W” suministrada por la bomba (en forma de altura, en metros), no entiendo que pasa con las presiones (ahora me lio con las unidades).[/FONT]

Pues que "W", en el caso del circuito cerrado, equivale a la diferencia de presiones entre los dos lados de la bomba.

Saludos.

[davidgruty]

Re: Reducir presion en una tuberia, teorema de Bernouilli y efecto Venturi

Buenas a todos

Ya he aclarado bastantes conceptos sobre esta mecanica de fluidos, gracias a vosotros!

Muchas gracias!