INQU4010 Fluid Mechanics

Las disgregaciones son fallas que se producen en el interior del hormigón por arrastres internos que el hormigón no puede resistir. Pueden producirse por causas muy diversas.
Las acciones de tipo físico que pueden perjudicar al hormigón dando lugar a su desgaste superficial o a su merma de integridad o disgregación pueden ser de diferentes tipos tales como: hielo y deshielo; abrasión, cavitación y choques térmicos. Deterioro superficial por cavitación El fenómeno de cavitación ataca a el área superficial del hormigón en forma de picaduras que posteriormente se unen en zonas erosionadas amplias. Se trata de un arrancamiento progresivo del hormigón.

Uno de los cuidados que debe tener un ingeniero (Principalmente cómo ocurre en el hormigón o concreto). Al seleccionar, las parte de una estación de bombeo, es la cavitación, este fenómeno producido normalmente en las salidas de los alabes del rotor de una bomba y en las paredes de la tubería es desfavorable, debido a que causa daños y aumenta el costo de mantenimiento. Por esta razón el presente trabajo tratara de exponer en sus posibilidades de una manera clara y amplia el fenómeno de la cavitación.

En la ingeniería naval se estudia el fenómeno, para el diseño de todo tipo de barcos debido a que acorta la vida útil de algunas partes tales como las hélices y los timones.

En los submarinos, este efecto es todavía más estudiado, evitado e indeseado, puesto que imposibilita a estos navíos de guerra mantener sus características operativas de silencio por las vibraciones y ruidos que la cavitación provoca en el casco y las hélices.

El colapso de las cavidades supone la presencia de gran cantidad de energía que puede causar enorme daño.

La cavitación puede dañar casi cualquier material. Las picaduras causadas por el colapso de las cavidades producen un enorme desgaste en los diferentes componentes y pueden acortar enormemente la vida de la bomba o hélice.

La creación y posterior colapso de las burbujas crea fricción y turbulencias en el líquido. Esto contribuye a una pérdida adicional de rendimiento en los dispositivos sometidos a cavitación.

La cavitación se presenta también en el fondo de los ríos donde se genera a partir de irregularidades del lecho disociando el agua y el aire. Ambos son sometidos a presiones, dando lugar, este último, a burbujas que, con la fuerza del agua, se descomponen en tamaños microscópicos, saliendo disparadas a gran velocidad. Esto provoca un fuerte impacto en el lecho que puede ser de hasta 60 t/m². Su importancia radica en la constancia y repetición del fenómeno, lo que favorece su actuación. La cavitación es un proceso erosivo frecuente en los pilares de los puentes.

Referencias :

http://ingenieros2011unefa.blogspot.com/2008/01/cavitacion.html

http://www.buenastareas.com/ensayos/Cavitacion/484294.html

Un  sistema de riego es la forma artificial en la que se dispersa agua a través de una tierra o suelo, mayormente usado para el crecimiento de cosechas, mantenimiento de suelo y paisajes, además de revegetar los suelos en tiempos de sequía. Ademas, los  sistemas de riego también otros usos en la producción de cosechas, de estas incluye el proteger plantas contra el congelamiento, impedir el crecimiento de pastos en suelos donde se esta cosechando granos, y  prevenir el desgastamiento de el suelo.  Otro de los usos que tienen los sistemas de riego es para la supresión de particulado en el aire como el polvo, para el desecho de haguas  usadas, y la mineria.  

Para el diseño de los diferentes sistemas de riego se utiliza la ecuación de Bernoulli, para calcular  desde la cantidad de energia que necesita una bomba para mover el fluido a traves de las tuberias y en muchos de los casos lograr una diferencia en presión  y velocidad en el pistero para que alcance la distancia requerida para el riego.

Dentro de los sistemas que requieren del uso del calculo de Bernoulli lo son el sistema de riego por  sprinkler, riego por “dripping”, sub-riego entre otros.

El sistema de riego por Sprinkler es esta compuesto por un sistema de tuberías y a cierta distancia de cada una hay un sprinkler el cual da paso por un pistero al agua, este pistero hace que por tener un área croseccional más pequeña aumente la velocidad a la que se mueve el fluido para conservar el flujo másico. Esta velocidad hace que se utilice la idea de chorro libre y el chorro producido cubra un radio dado por la construcción del sistema de riego de sprinkler, mientras que el sistema de riego de drip hace que el agua suministrada a las plantas en vez de ser por chorro libre es por gotereo en una fuente cercana a las raíces de las plantas.

Referencias :

http://www.sswm.info/category/implementation-tools/water-use/hardware/optimisation-water-use-agriculture/optimisation-agr

http://www.elriego.com/informa_te/riego_agricola/fundamentos_riego/metodos_riego.htm

            Fracturación hidráulica, llamada así de su término en ingles “hydraulic fracturing” es un proceso que resulta en la creación de romper rocas. El proceso de fracturación es hecho de un taladro atraviesa un a una reserva de rocas y formaciones rocosas para la maximizar la extracción de petróleo crudo o gas natural. Una de las características de la fracturación hidráulica es que puede ser que sea natural o hecha por el hombre.

            La técnica de fracturación  hidráulica se utiliza para aumentar o restablecer la tasa a la cual los líquidos, tales como petróleo, gas o agua, pueden ser extraídos de un yacimiento, incluyendo depósitos no convencionales, tales como la roca de esquisto o de capas de carbón. La fracturación hidráulica permite la producción de gas natural y petróleo de formaciones rocosas muy por debajo de la superficie de la tierra por lo general 5,000-20,000 pies o metros 1,500-6,100. En tal profundidad, puede no haber suficiente porosidad y permeabilidad para permitir que el gas natural y petróleo a fluir de la roca en el pozo a precios económicos. Por ejemplo, la creación de fracturas conductoras en la roca es esencial para producir el gas de los yacimientos de esquisto debido a la permeabilidad natural extremadamente baja de la pizarra. La fractura proporciona una ruta conductora que conecta a un área más grande de la reserva para el pozo, lo que aumenta el área de la cual puede  recuperar el gas natural y líquidos de la formación en la que se encuentran.

Mientras que el uso industrial principal de fracturación hidraulica es para estimular la producción de los pozos de petróleo  y gas. También se puede aplicar fracturación hidráulica para estimular las aguas de posos subterráneos, preacondicionamiento de rocas para la espeleología o en la mineria para inducir cuevas en las formaciones rocosas. Además de una forma de mejorar los procesos de remediación de residuos que por lo general son los residuos de hidrocarburos o derrames. También ayuda a deshacerse de los desechos  mediante la inyeccion en formaciones rocosas a adecuadas profundidades para la descomposición a altas presiones de la tierra. Además de un método para medir el estrés en la tierra.

Una fracturación hidráulica está compuesta por el bombeo de un fluido que fractura en un poso a un ritmo constante para aumentar la presión en el fondo del poso a un valor superior al gradiente de fractura de la roca de la formación del poso. La presión hace la formación de grietas, lo que permite que el fluido que se esta utilizando para fracturar inducirse y ampliar la grieta hacia la formaciones  rocosas del pozo. Para mantener  fracturas abiertas después de que la  inyección se detiene, se le añade un agente propante (arena o partículas sólidas en el fluido). El apoyo de la fractura hidráulica se convierte en un conducto de alta permeabilidad a través del cual los líquidos de formación de la reserva, pueden fluir hacia el pozo.

Hydrogeology and Mechanics of Subduction Zone Forearcs: Fluid Flow and Pore Pressure

There are parts in our world that Mother Earth has under her strict control and there is nothing that we can do about it to change it and those parts are best known as subduction zones. A subduction zone is an area on Earth where two tectonic plates move towards one another and one slides under the other. This subduction zones are interconnected with fluid flows and pore pressures. The fluid flow that is produce from these phenomena is really dangerous but they can be study with some generalized equation in which describe the subsurface fluid flow. Fluids entering this subduction zones on the incoming plate contained in intergranular and fracture porosity in the sediments and igneous crust which force the forearc to liberate powerful pressures creating tsunamis and other phenomena. In conclusion the studies of this type of flows are very important because with all this data we can improve our technology to counter this kind of phenomena.

watch?v=4Xebwzb3dDE

Es aquella energía que se obtiene a partir de la caída del agua desde cierta altura hasta un nivel inferior lo que provoca el movimiento de unas ruedas hidráulicas o turbinas.

En muchos lugares se ha creado centrales hidroeléctricas para generar energía eléctrica. Lo que se hace es aprovechar la energía potencial que tiene el agua al caer de un nivel más alto. Al caer se pasa por una turbina que trasmite energía a un generador. El flujo del agua en la central eléctrica es controlado por válvulas corriente arriba de la presa, dentro de la presa río abajo, o en bóvedas de válvula excavadas en la roca fuera de la presa.

Antes de hacer la energía eléctrica, la energía se debe convertir en energía cinética. El dispositivo que realiza esta transformación es la turbina. La turbina consiste básicamente en una rueda dotada de palas, que se pone en rotación al recibir la masa de agua. El último elemento de esta cadena de transformaciones es el generador, que convierte el movimiento rotatorio de la turbina en energía eléctrica.

Ventajas de la energía hidráulica:

Tiene un de moderada a alta cantidad de energía útil y bajos costes operacionales y de mantenimiento. Las plantas de energía hidroeléctricas emiten muy poco dióxido de carbono que tiene efecto en el calentamiento global y otros contaminantes del agua durante el proceso de operación. Tienen una duración de vida de dos a diez veces a las plantas de carbón y nucleares.
Las presas que son usadas en las plantas de energía ayudan a prevenir las inundaciones y suministran una regulación del flujo para el agua de riego en las áreas por debajo de ésta.

Desventajas de la energía hidráulica:

Las plantas de energía hidroeléctrica requieren mucho espacio y esto causa la desaparición de hábitat para animales. Proyectos de gran escala pueden amenazar las actividades recreativas e interrumpir los flujos del río.

Referencia

http://www.atinachile.cl/content/view/34251/La-energia-hidraulica-se-basa-en-aprovechar-la-caida-del-agua-desde-cierta-altura.html

http://www.arqhys.com/construccion/presas-elementos.html

          Tenemos conocimiento de que una sustancia que se deforma al encontrarse continuamente bajo la acción de una fuerza es un fluído. Pero no todos los fluídos se comportan de igual manera así que los dividimos en dos categorías principales: fluídos newtonianos y fluídos no newtonianos. Los fluídos no newtonianos son llamados por algunos como la masa que cobra vida. Ya que estos fluídos no siguen las leyes básicas de Newton la cual nos dice que existe una relación lineal entre el esfuerzo aplicado sobre un fluído y la respuesta del fluído a esta fuerza. Así que estos se descubren en medio de un inmenso furor ya que rompen con lo antes establecido por el famoso físico. Ahora nos centraremos en estudiar un ejemplo de fluídos no newtonianos el cual se conoce como fluído tixotrópico y en esta categoría encontramos nuestro elemento principal de estudio: la salsa de tomate. Estos fluídos se distinguen porque la viscosidad cambia dependiendo del tiempo y la fuerza que se le aplique. En este caso mientras más fuerza le aplicamos al fluído, menor será la viscosidad y por lo tanto fluirá con mayor rapidez. La salsa de tomate mejor conocida por muchos como “ketchup” es un vivo ejemplo de un fluído tixotrópico. ¿Nos pasa que cuando vamos a utilizar el “ketchup” y viramos el envase tenemos que agitarlo un poco para que se mueva hacia el orificio de salida y luego aplicar presión para que salga?  Verdad que sí, eso nos sucede a todos y es parte de las características de este tipo de fluído. Es necesario agitarlo para que se mueva con facilidad ya que al aplicar fuerza sobre éste su viscosidad disminuye ayudando a promover que sus moléculas se muevan entre sí. Otro típico comportamiento de este fluído es que luego de algunos minutos la viscosidad vuelve a aumentar. Mientras el “kétchup” se mantiene en reposo se vuelve espeso y cuando se agita para utilizarlo se vuelve líquido. La tixotropía del “kétchup” se debe a los tomates macerados de los cuales está hecho. La parte sólida del tomate forma microfibras suspendidas al pasar por el proceso de trituración. Al permanecer en reposo, las fibras suspendidas entran en contacto y se pegan formando una especie de gel en el fluído que va formando más resistencia al movimiento mientras va pasando el tiempo. Esta estructura se rompe al agitarse, reduciendo la viscosidad. Un experimento casero sencillo para darnos cuenta de este comportamiento puede ser el poner la salsa de tomate en la licuadora y comparar la viscosidad de este fluído antes y después para ver que luego de haber pasado por la licuadora (fuerza aplicada sobre este) su fluído será mucho menos viscoso.

                                                                   Grafica #1: En esta gráfica podemos observar los distintos comportamientos de

                                                                                            algunos tipos de fluídos.

Referencias:

http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/conceptosbasicosmfluidos/nonewtonianos/nonewtonianos.html

http://es.wikipedia.org/wiki/Tixotrop%C3%ADa

http://www.youtube.com/watch?v=2WgutwOqjzM