Simulador de dinámica de fluidos para régimen estacionario. Asume un fluido incompresible y no viscoso (sin pérdidas por fricción ni rugosidad).
P₁
Presión absoluta en el punto de entrada de la tubería
101.325
kPa
01000
v₁
Velocidad del fluido en el punto de entrada
2
m/s
0.01100
h₁
Altura del centro geométrico de la sección 1
0
m
0100
d₁
Diámetro interior de la tubería en el punto 1
10
cm
0.1100
Resultados
Velocidad 2
—
m/s
Δv: — m/s
Presión 2
—
kPa
ΔP: — kPa
Caudal
—
m³/s
Dinámica de Fluidos (Ecuación de Bernoulli)
Propiedades termodinámicas (densidad y presión de vapor) asumidas a 20 °C y 1 atm.
Fundamentos y Explicación
Ecuación de Continuidad
A1⋅v1=A2⋅v2
El caudal volumétrico Q se mantiene constante a lo largo de la línea de corriente.
Ecuación de Bernoulli
P1+21ρv12+ρgh1=P2+21ρv22+ρgh2
Efecto Venturi
A↓⇒v↑⇒Pest↓
Relación cualitativa en un estrechamiento de sección.
1. Marco Teórico
La Ecuación de Bernoulli es una expresión del Principio de Conservación de la Energía aplicado a fluidos en movimiento. A lo largo de una línea de corriente, la energía total por unidad de volumen se descompone en tres contribuciones:
Energía de presión (trabajo de flujo): representa el trabajo que ejerce la presión del fluido sobre el volumen adyacente.
Energía cinética (dinámica): proporcional al cuadrado de la velocidad del fluido, refleja su capacidad de realizar trabajo por su movimiento.
Energía potencial gravitatoria (elevación): asociada a la altura del fluido respecto a un nivel de referencia.
El Efecto Venturi es una consecuencia directa: cuando un fluido pasa por un estrechamiento, la Ecuación de Continuidad impone un incremento de velocidad para conservar el caudal. Por la ecuación de Bernoulli, este aumento de velocidad se traduce en una disminución de la presión estática, estableciendo una relación inversamente proporcional entre ambas magnitudes.
2. Condiciones de Contorno (Alcance y Limitaciones)
El modelo matemático empleado por este simulador asume las siguientes condiciones idealizadas, que el usuario debe considerar al interpretar los resultados:
Fluido ideal e incompresible:la densidad (ρ) permanece constante. En gases a altas velocidades (Mach > 0.3), los efectos de compresibilidad son significativos y este modelo pierde precisión.
Régimen estacionario: las propiedades del flujo no cambian con el tiempo. Fenómenos transitorios como el golpe de ariete quedan excluidos.
Flujo no viscoso: no se consideran pérdidas por fricción interna ni con las paredes del conducto (pérdidas de carga).
Sin trabajo mecánico externo: no se modela la acción de bombas, compresores ni turbinas sobre el fluido.
3. Nuestro Enfoque Computacional y Visual
Manejo de casos extremos: el simulador incluye alertas predictivas. Si la presión calculada cae por debajo de la presión de vapor del líquido, advierte sobre el riesgo de cavitación. Además, el sistema bloquea matemáticamente los escenarios que resultarían en una presión absoluta negativa (vacío imposible).
Abstracción visual vs. escala: el gráfico dinámico del tubo es una representación esquemática y topológica. Las cotas de altura (Δh) y los diámetros no están en una escala 1:1 estricta visualmente; se normalizan para garantizar que el comportamiento conceptual —las tangentes, los vectores de velocidad y el gradiente de presión— sea siempre legible en cualquier dispositivo, priorizando la educación sobre el hiperrealismo.
Çengel, Y. A., & Cimbala, J. M. Mecánica de fluidos: Fundamentos y aplicaciones.Munson, B. R., Young, D. F., & Okiishi, T. H. Fundamentos de Mecánica de Fluidos.CRC Handbook of Chemistry and Physics (propiedades de los fluidos y presiones de vapor).Principio de Bernoulli — Wikipedia