Previo gasto masico y potencia de una bomba.
Laboratorio de Termodinamica Facultad de ingeniería.
Universidad Nacional Autónoma de México












1. Escriba la ecuación de la Primera Ley de la Termodinamica para sistemas abiertos y explique cada uno de sus términos.
Un sistema abierto es aquel que tiene entrada y/o salida de masa, así como interacciones de trabajo y calor con sus alrededores, también puede realizar trabajo de frontera. La ecuación general para un sistema abierto en un intervalo de tiempo es

Donde:
in representa todas las entradas de masa al sistema
out representa todas las salidas de masa desde el sistema

Θ es la energía por unidad de masa del flujo y comprende la entalpía, energía potencial y energía cinética

2. Escriba la ecuación de continuidad y diga sus unidades en el SI.
Cuando un fluido fluye por un conducto de diametro variable, su velocidad cambia debido a que la sección transversal varía de una sección del conducto a otra.
En todo fluido incompresible, con flujo estacionario (en régimen laminar), la velocidad de un punto cualquiera de un conducto es inversamente proporcional a la superficie, en ese punto, de la sección transversal de la misma.
La ecuación de continuidad se escribe de la siguiente forma
A1V1=A2V2
Sus unidades se dan en m3/seg
3. Haga una clasificación de bombas, diga cuales son sus características y explique cuales la diferencia entre una bomba centrífuga y una de desplazamiento positivo.
Existen dos tipos basicos de bombas: de desplazamiento positivo y dinamicas o de intercambio de cantidad de movimiento.
Las bombas de desplazamiento positivo (BDP) tienen un contorno móvil que, por cambio de volumen, obligan al fluido a avanzar a través de la maquina. Se abre una cavidad en la que el fluido penetra a través de la succión. Después se cierra la succión y se expulsa el fluido por la descarga. Estas bombas pueden clasificarse como sigue

Todas las bombas de desplazamiento positivo suministran un caudal pulsante o periódico como consecuencia de que la cavidad se abre, atrapa y expulsa al fluido. Su gran ventaja es que pueden bombear cualquier fluido, independientemente de su viscosidad. 
Dado que las bombas de desplazamiento positivo (BDP) comprimen mecanicamente una cavidad llena de líquido, un problema potencial es que se pueden generar presiones elevadas, esto obliga a construirlas con un diseño robusto. 
Las bombas dinamicas añaden simplemente cantidad de movimiento al fluido por medio de paletas o alabes giratorios. No hay volúmenes cerrados: el fluido aumenta su cantidad de movimiento mientras se mueve a través de pasajes abiertos, para convertir después su alta velocidad en incremento de presión al salir a través de un difusor. Las bombas dinamicas pueden clasificarse como sigue: 
Rotativas 
Centrífugas o de flujo de salida radial 
Flujo axial Flujo mixto 
Diseños Especiales 
Bomba de chorro o eyector 
Bombas electromagnéticas para metales líquidos 
Actuadores: (martinetes hidraulicos o neumaticos

Las bombas dinamicas proporcionan generalmente mayor caudal que las (BDP) y una descarga mas estacionaria, pero son poco efectivas para bombear líquidos muy viscosos. Las bombas dinamicas generalmente deben ser cebadas, estos es, si estan llenas con gas no pueden succionar el líquido, situado por debajo, hasta su entrada. En cambio las (BDP) son autocebantes en la mayor parte de sus aplicaciones. Una bomba dinamica proporciona grandes caudales con bajos incrementos de presión, mientras que las (BDP) pueden funcionar a presiones muy altas pero normalmente proporcionan caudales bajos. Las bombas centrífugas estan constituidas por un rotor dentro de una carcasa. El fluido entra axialmente a través de la succión, en el eje de la carcasa, los alabes del rotor lo obligan a tomar un movimiento tangencial y radial hasta el exterior del rotor, donde es recogido por una carcasa que funciona como difusor. El fluido aumenta su velocidad y presión cuando pasa a través del rotor. La parte de la carcasa de forma toroidal, o voluta, baja la aceleración del fluido y aumenta mas la presión.

4. ¿Qué diferencias hay entre la ecuación de Bernoulli y la Primera Ley de la Termodinamica aplicada a un sistema abierto?
De la primera ley de la termodinamica se puede concluir una ecuación estéticamente parecida a laecuación de Bernouilli anteriormente señalada, pero conceptualmente distinta. La diferencia fundamental yace en los límites de funcionamiento y en la formulación de cada fórmula. La ecuación de Bernoulli es un balance de fuerzas sobre una partícula de fluido que se mueve a través de una línea de corriente, mientras que la primera ley de la termodinamica consiste en un balance de energía entre los límites de un volumen de control dado, por lo cual es mas general ya que permite expresar los intercambios energéticos a lo largo de una corriente de fluido, como lo son las pérdidas por fricción que restan energía, y las bombas o ventiladores que suman energía al fluido.
5. Para un sistema abierto, ¿qué es el régimen permanente, el estado estacionario, el estado estable y el flujo unidimensional?
El régimen estacionario de un sistema abierto que no esta en equilibrio se define como aquél en el que no varían las variables de estado (temperatura, volumen, presión, etc.) y, por tanto, tampoco se modifican, con el tiempo, las funciones de estado (entropía, entalpía, etc.). El régimen estacionario es un estado de mínima producción de entropía (teorema de mínima producción de entropía
El sistema esta en régimen permanente. En estas condiciones todas las variables termodinamicas que describen el estado termodinamico del sistema permanecen invariables con el tiempo. Este es por ejemplo el caso de la mayoría de las maquinas térmicas de flujo continuo cuando trabajan encondiciones de diseño. Por eso tiene particular interés la formulación del primer principio para sistemas abiertos en régimen permanente. Tres son los efectos de esta situación sobre las variables que intervienen en la ecuación

La energía interna del sistema permanece constante, por lo que su derivada temporal se anula
Los gastos entrante y saliente son iguales, pues de lo contrario la masa del sistema se modificaría

Flujo estable, a aquella situación en la cual las velocidades masicas del flujo, no varían con el tiempo.
Flujo unidimensional es aquel en que las velocidades y propiedades termodinamicas son constantes de entrada y de salida.
Se dice que un sistema opera en estado estable si la variación con respecto al tiempo de todas sus propiedades extensivas es cero. Puesto que la energía E de la masa dentro del sistema es una propiedad extensiva del sistema, no puede existir variación en la energía del sistema con el tiempo.

6. ¿Qué es el trabajo de eje o trabajo de flecha? escriba la ecuación para cuantificarlo y explique cada uno de sus términos.
Un eje o una flecha cuando esta girando 
Wr=Fs=Frθ
Donde: r=radio del eje
s=arco sobre el cual se da el ejercicio
θ el angulo del arco 

7. ¿Qué es la potencia de una bomba, cómo se obtiene y qué unidades se usan para expresarla?

8. ¿Qué es una “pichancha” y cómo funciona?
La pichancha también conocida como valvula de pie, regula eficientemente el flujo necesario de agua querequiere suministrar la bomba hacia un dispositivo. Su cierre perfecto permite mantener la columna de agua necesaria dentro de la tubería, para evitar el purgado de la bomba. La pichancha consta de una rejilla o canastilla que evita el paso de las partículas gruesas suspendidas en el agua, que podrían dañar la bomba, por lo que garantiza un suministro constante de agua.
9. ¿Qué es “purgar” y “cebar” una bomba?
El purgar una bomba implica el llenado de fluido en todos los ductos del sistema de admisión expulsando el aire que había dentro. El cebado también se utiliza como sinónimo de purgado, lo que es lo mismo, eliminación de la burbujas de aire que se forman en el líquido por diferencia de presión.
Para cebar la bomba inicialmente el cuerpo es llenado manualmente con agua. Esta agua llega hasta el impulsor o voluta a través del orificio de cebado. La acción del impulsor produce un vacío constante en la entrada del mismo hasta que el agua sea succionada rapidamente a través de la valvula de retención existente en el cuerpo de la bomba, completando así el ciclo de cebado.
10. ¿A qué se le llama “efecto Bernoulli?
Un efecto hidrodinamico es el responsable de la relación existente entre la velocidad relativa y la presión relativa, el cual actúa sobre un objeto mientras se mueve a través de un fluido.
Cuando la presión sobre un objeto causado por cierto fluido disminuye, la velocidad del fluido aumenta. Entonces, regiones en las cuales los fluidos poseenvelocidades altas estan asociadas con regiones donde las presiones bastante baja, o en caso contrario, regiones donde el fluido posee velocidades bajas, implica que estas tengan presiones altas.El efecto Bernoulli,también conocido como efecto Magnus, es una consecuencia directaque surge a partir de la ecuación de Bernoulli.El efecto Bernoulli dice que la presión interna de un fluido decrece en la medida que la velocidad del fluido se incrementa', o dicho de otra forma 'en un fluido en movimiento, la suma de la presión y la velocidad en un punto cualquiera permanece constante', es decir que p + v =k.Dicho de otra manera, en el caso de que el fluido fluya en horizontal un aumento de la velocidad del flujo implica que la presión estatica decrecera. La ecuación que describe este efecto se conoce como Ley de Bernoulli. Se puede decir también que el efecto de Bernoulli es simplemente el resultado de la conservación de la energía. Esteefecto actúa  en pelotas o  en otrosproyectiles  en el aire.  Cuando en una  regiónexiste o es creada una presión alta debajo de lasuperficie  del proyectil y ademas  existe o escreada una presión  baja por encima de  lasuperficie del proyectil,  causa una fuerza de levantamiento dirigida perpendicularmente hacia el proyectil de la parte donde hay mas presión hacia donde hay menos.


Bibliografía
Cengel Boles, Termodinamica, séptima edición.
Wark, Termodinamica