2.2. Principios fundamentales del flujo

 2.2.1. Ecuación de Continuidad o conservación de la masa (flujo másico y volumétrico)

            Cantidad de sustancia que atraviesa una sección determinada en la unidad de tiempo, se representa por la letra Q

El caudal puede ser de dos tipos: 

- Caudal másico. 

- Caudal volumétrico. 

CAUDAL MASICO: Es la cantidad de masa de una sustancia que atraviesa una determinada sección en un segundo. Sus unidades son: (Kg/seg). 

Y se determina: 

𝑄 = 𝜌 ∙ 𝑉 ∙ A

 𝜌 --- Densidad del fluido. 

V --- Velocidad del fluido. 

A --- Área de la sección. 

El caudal másico es el producto de la densidad por la velocidad, por el área de la sección. Y sus unidades son: 

𝑄 = ( 𝐾𝑔⁄𝑚3) ∙ (𝑚⁄𝑠𝑒𝑔) ∙ (𝑚2 ) 

Obteniendo: 

𝑄 = ( 𝐾𝑔⁄𝑠𝑒𝑔) 

Y estas son las unidades en las que se expresa el caudal másico. 

CAUDAL VOLUMETRICO: Es la cantidad de volumen de una sustancia que atraviesa una determinada sección en un segundo, y sus unidades son: (m³ / seg). 

Y se determina: 

𝑄 = 𝑉 ∙ 𝐴 

 El caudal volumétrico es el producto de la velocidad, por el área de la sección. Es importante mencionar que muchas veces se expresa el volumen en litros, por lo tanto como: 

 1 m ³ = 1000 litros. 

El caudal volumétrico se puede expresar en: 

𝑄 = (𝑚3 ⁄𝑠𝑒𝑔) ó 𝑄 = ( 𝐿⁄𝑠𝑒𝑔)

2.2.2. Conservación de la energía y ecuación de Bernoulli

La conservación de la cantidad de movimiento se puede generalizar a un sistema de partículas.

Un sistema de partículas es un conjunto de cuerpos o partículas del que queremos estudiar su movimiento.

La cantidad de movimiento o momento lineal de un sistema de partículas se define como la suma de las cantidades de movimiento de cada una de las partículas que lo forman:

p⃗ =p⃗ 1+p⃗ 2+...+p⃗ n

2.2.3. Conservación de la energía y ecuación de Bernoulli.

La ecuación de Bernoulli es una consecuencia de la ley de conservación de la energía para el flujo de fluidos. Se trata de un enunciado que permite describir el comportamiento de un fluido que se mueve a lo largo de una línea de corriente o tubería.

Esta energía cinética que gana el fluido incompresible (en este caso, el agua), se debe a la adición de un trabajo externo sobre el fluido. Esta adición de trabajo se puede expresar mediante el principio del trabajo y la energía de la siguiente manera:

Donde:

    vf: Velocidad final o del punto final de estudio de fluido

    vi: Velocidad inicial o del punto inicial de estudio del fluido

    m: Masa del fluido

Se puede deducir de la ecuación, que cuando un fluido gana energía cinética (aumenta su velocidad), es debido a un trabajo externo que se realiza sobre dicho fluido.