Hidrodinamica

TEMA 3

HIDRODINÁMICA
Estudio de los fluidos en movimiento. En los SISTEMAS HIDRODINÁMICOS la energía que predomina es la energía de velocidad. Por ejemplo los Convertidores de Par* utilizan la energía de velocidad del fluido hidráulico. Una turbina Pelton transforma la energía de velocidad del fluido que ha obtenido como consecuencia de la energía geodésica o potencial.

Los principiosbásicos que rigen el comportamiento de los fluidos en movimiento son: 1. Conservación de la masa:

2. Caudal: 6.2.1. Flujo volumétrico: El caudal es el flujo volumétrico. Es decir es el volumen de fluido V que fluye por un punto en el tiempo t.

Ejemplo: Si queremos llenar un depósito cuyo volumen es de 20 litros en el tiempo de dos minutos, se necesita un caudal: Aplicación: Con este concepto esposible determinar el caudal que entrega una bomba con solo contar con un recipiente graduado y un reloj o cronómetro. Como aplicación practica podríamos determinar el caudal ( l/min ) que entrega el caño de su casa, con la ayuda de un balde con volumen conocido (comúnmente de 10 a 30 litros) y un reloj. 3. Ecuación de continuidad: El caudal es :

A partir de la ecuación anterior, para el casode un fluido incompresible como el aceite (ρ = ρ1 = ρ2= Cte).

De aquí que en una tubería

de diferentes diámetros, el aceite va a tener diferentes

velocidades. En los tramos de menor diámetro, se desplazará a mayor velocidad y en los tramos de mayor diámetro, se desplazará a menor velocidad; pero el caudal permanecerá constante.

Es muy común usar una relación alternativa que toma encuenta la conversión de unidades.

La bomba envía caudal constante hacia el sistema en forma continua. La bomba toma aceite del tanque y lo envía hacia el sistema. La línea de succión tiene un mayor diámetro que la línea de descarga: Luego concluimos: • “El caudal es el mismo en la línea de succión y en la línea de descarga”. • “La velocidad en la zona de succión es menor que en la zona dedescarga”. • “El caudal en la tubería es igual al caudal en la zona del embolo del pistón”. • “La velocidad del fluido es mayor en la tubería que en la zona del embolo del pistón”. • “El caudal en el lado del émbolo es diferente al caudal al lado del vástago del cilindro”. • “La velocidad es la misma al lado del émbolo que al lado del vástago”.

Observaciones: • El teorema de continuidad se aplica a unalínea de corriente por lo que el caudal en el lado del embolo del cilindro es diferente al caudal en el lado del vástago POR QUE NO HAY CONTINUIDAD:

• El desplazamiento del volumen de aceite determina la velocidad del actuador. Luego: “Si un actuador pistón o motor está lento es porque no le llega suficiente caudal y no porque le falte presión“. • La rapidez con que se transmite la señal es de:• Como se observa los caudales y las áreas determinan la velocidad del fluido. Estas velocidades del fluido están limitadas por las pérdidas de energía que causan debido al rozamiento entre el fluido mismo y el rozamiento con las tuberías por lo que se recomienda las siguientes velocidades máximas en las tuberías de Sistemas Hidráulicos:

4. Conservación de la energía: (Primera ley de latermodinámica)

5. Ecuación de Bernoulli: En un fluido incompresible, no viscoso, SIN ROZAMIENTO, cualquier punto de una línea de corriente tiene una energía total la cual está compuesta por:

-

Energía Potencial: Que a su vez está dividida en: * Energía de posición en función de la altura de la columna de fluido. * Energía de presión (presión estática).

-

Energía Cinética: Que es: *Energía de movimiento en función de la velocidad del flujo (presión dinámica).

Si predomina el término “EPRESION” tendremos un sistema hidrostático. Si predomina el término “EVELOCIDAD” tendremos un sistema hidrodinámico. Las unidades de la ecuación anterior son de energía, en cambio es muy común expresar la ecuación de Bernoulli en términos de altura de columna líquida.

Normalmente la...