f_t_septima_edicion

322 C apítu lo 15 Fluidos
3. En la ecuación de Bernoulli, la densidad p es densidad
de masa y las unidades apropiadas son k g /m 3 y
slu g /ft3.
4. Escriba la ecuación de Bernoulli para el problem a y
simplifique eliminando aquellos factores que no cam ­
bian:
1 , 1 ,
P\ + Pgh i + ~ p v l = P2 + p g h 2 + ~ p v .
5. Para un fluido estacionario v = v0 y el tercer térm i­
no de cada lado se elimina; los términos de en medio
desaparecen para una tubería horizontal (h = h ) , y,
si no hay cambio en la presión (P ¡ = P 2), los primeros
términos no aparecen y el resultado es el teorema de
Torricelli (ecuación 15.17). Consulte las ecuaciones
que aparecen en el resumen.
6 . Sustituya las cantidades proporcionadas como datos y
despeje la que no se conoce.
Ejemplo 15.11
' Por un tubo venturi como el de la figura 15.20 fluye agua a una velocidad de v = 4 m /s. Si
h = 8 cm, ¿cuál será la velocidad de salida v2 cuando fluye hacia el tubo más grande?
Pía n: Primero calcularemos la diferencia de presión entre las regiones más estrecha y más
amplia con base en la diferencia de alturas h del líquido. Luego, aplicaremos la ecuación
de Bernoulli para el flujo de fluido horizontal con el fin de hallar otra expresión para la
diferencia en la presión. Al usar las otras ecuaciones, podemos elim inar la necesidad de
conocer la presión y resolver para la velocidad de salida.
Solución: La diferencia de presión, a partir de la ecuación (15.13), es
P i ~ P\ = Pgh
Usando la ecuación de Bernoulli donde el centro del flujo de fluido no cambia, tenemos
1 , 1 ,
P2 ~ P\ = ~PVÍ ~ 2 ^ V2
Al combinar estas dos ecuaciones, obtenemos
1 , 1 ,
pgh = ~ p v l - -p v -2
M ultiplicando por 2 y dividiendo entre la densidad p, se puede simplificar ésta expresión:
2gh = vj - v?
Note que esta relación es similar a la de la caída libre de un cuerpo. Ahora se puede resolver
ésta ecuación para la velocidad de salida v .
v\ = V] — 2 gh o v, = V v 2 — 2 gh
v, = V ( 4 m /s)2 - 2(9.8 m /s2)(0.08 m) = V 14.4 m 2/s2
v2 = 3.80 m /s
La velocidad es m enor en la tubería que tiene una sección transversal más grande.
En el ejemplo anterior, la densidad p del fluido no participó en nuestros cálculos debido
a que la densidad del fluido en el angostamiento fue la misma que en la sección transversal
más grande. En éste tipo de aplicaciones se debe recordar que la densidad p en la ecuación de
Bernoulli es la densidad de m asa y no el peso específico.