26. Hidráulica II Flashcards
HIDRODINÁMICA
Mecánica de los fluidos que SE OCUPA DE las Leyes o Principios que Rigen el comportamiento de los FLUIDOS EN MOVIMIENTO.
Leyes muy complejas.
Importancia trabajo del bombero, MAYOR que la Hidrostatica.
Comportamiento del fluido se encuentra bien definido, por medio de….
ECUACION MATEMATICA (presión. Velocidad y densidad) del Fluido en CADA PUNTO.
Por una serie de herramientas matemáticas se llega a una expresión MUY COMPLEJA conocida como….
ECUACIÓN DE NAVIER-STOKES
¿Qué podemos saber con la ecuación de Navier-Stokes?¿Tiene solución?
- En cada momento la Velocidad, Presión y Densidad en el fluido con tan sólo sustituir valores en la solución de la ecuación.
- Pero como no tiene solución hay que empezar a realizar SIMPLIFICACIONES en el comportamiento del fluido.
1° SIMPLIFICACIÓN, el fluido Sea INCOMPRENSIBLE.
¿ES ACEPTABLE?
- Densidad no varía a los largo de su movimiento.
- Es aceptable para el AGUA PRESIONES en las que trabaja en Hidráulica y AIRE a Velocidad por DEBAJO DE LA MITAD. De la Velocidad Sonido.
2° SIMPLIFICACIÓN, VISCOSIDAD
Fluido no posea rozamientos Internos o Contra las conducciones por las que circula.
- Si la viscosidad de un fluido se puede DESPRECIAR es que el FLUJO NO ES VISCOSO. ADEMAS se le añade INCOMPRENSIBLE ES FLUIDO IDEAL.
¿CÓMO se resuelve con el FLUIDO IDEAL la ecuación Navier-Stokes?
ECUACION DE BERNOULLI
FLUIDO VISCOSO
2. De qué depende?
- Viscosidad del fluido NO se puede despreciar.
- SOLUCIÓN de Ecuación Navier-Sotkes, ya no sea tan sencilla.
- Velocidad, Densidad, Viscosidad y dimensiones de la tubería.
- Régimen Laminar.
- Régimen Turbulento.
- Fluido circula en capas que se deslizan Unas Contra Otras como NAIPES en Baraja.
- Aparecen REMOLINOS. IMPOSIBLE distinguir los FILETES fluidos.
DENSIDAD
Definición, fórmula y unidades habituales
- Cantidad de Masa por unidad de Volumen.
Símbolo p (“ro”). - p = m/V
- kg/m³, g/cm³, kg/l
¿De qué DEPENDE la Densidad?
A efectos PRACTICOS?
Fórmula
- Presión y Temperatura.
- Por su Muy BAJA VARIACIOM en el caso del agua.
- pagua = 1g/cm³ = 1000kg/m3 = 1kg/l
¿Cómo se denomina a los Fluidos, la variación de la densidad de l presión, suficiente pequeña DESPRECIABLE?
FLUIDOS INCOMPRENSIBLES
PESO ESPECÍFICO
Definición, expresión, unidades habituales y Fórmula.
- Peso por unidad de volumen.
- Expresa en “y” (Gamma).
- N/m³, kgf/m³ y kgf/l
- y = P/V = m.g/V = p.g
¿CÓMO se Obtiene el peso específico de la densidad?
Directamente Multiplicando esta pro el Valor de la Aceleración de la gravedad (9,8 m/s²).
Peso específico del agua y mercurio
- yagua 9810 N/m³
- ymercurio 133416 N/m³
VISCOSIDAD
Resistencia de un fluidoba una FUERZA CORTANTE.
MAYOR DENSIDAD = DIFICULTAD
¿A qué es debida principalmente en los líquidos esta resistencia?
Fuerzas de cohesión entre las moléculas.
Viscosidad influida por:
- La temperatura
- Viscosidad DISMINUYE aumento de temperatura. (Líquido se hace más fluido)
Dos formas de expresar la viscosidad.
Fórmula y unidades:
- Viscosidad Dinamica “µ” (mu)
Pa.s, N.s/m², kg/(m.s). - Viscosidad Cinemática “v” (nu)
m²/s
v=µ/p
Viscosidad será uno de los parámetros que INIDICARÁ Tipo de Régimen del movimiento de fluido:
A Mayor Viscosidad MAS TENDENCIA Régimen Laminar.
CURVA DE ESTADO
Representación Gráfica de la Forma o Estado de AGREGACIÓN.
Presenta sustancia ESTABLE, función de su Presión y Temperatura.
Tres estados (sólido, líquido y gaseoso).
Pasos de estados:
- sólido a liquido
- líquido a gas
- FUSION
- EBULLICION
Presión ATM del agua, fusión y ebullición
0°C y 100°C
Agua líquida a estado Vapor
- aumento temperatura
- Descenso de la presión
- 80° a 120°
- 60°C 1 atm a 0.1 atm
CAVITACIÓN
Pasar a estado GASEOSO
PUNTO TRIPLE
0.006 atm
0.01°C
PUNTO CRÍTICO
218 atm
374°C
CAUDAL
Definición, fórmula y unidades habituales.
- Volumen de fluido que traviesa una sección de la conducción por unidad de tiempo.
- Q = V/t
- l/min, m³/h, m³/s
VELOCIDAD
Definición, Fórmula y unidades habituales.
- Espacio o Distancia recorrida por unidad de tiempo.
- v = s/t
- m/s, km/h
1 m/s es igual a … km/h
3,6 km/h
- Parámetros más determinantes en el mundo de la hidráulica.
- Dependerá y de manera excepcional
- Velocidad del fluido (Agua)
- Pérdida de Carga a lo largo de la conducción
Velocidad dependerá del…
“Directamente e inversamente proporcional”
- Caudal circulante (directamente proporcional).
- Sección de la conducción (inversamente proporcional).
3.1 Ecuación de Continuidad
Definición
EXPRESION MATEMATICA, relaciona Velocidades y Secciones Dos tramos Distintos de una Misma Tubería.
3.1 No hay aporte ni salida de agua entra los dos tramos.
CAUDAL CONSTANTE
Tanto cada Sección de cada tramo como la Densidad se pueden considerar CONSTANTES.
3.1 Dos tramos de Diferente Sección de una Misma tubería (tramos 1 y 2) y conparando el movimiento de Dos Volúmenes Idénticos. Llamaremos:
Q= CAUDAL circulante, mismo largo toda circulación.
V= Volumen atraviesa ambas secciones en el Tiempo “t”.
S1 y S2, secciones 1 y 2.
v1 y v2 velocidades 1 y 2.
3.1 Sección 1 MAS PEQUEÑA que 2, El mismo volumen de Agua V DEBERÁ:
SER MAS ALARGADO S1
Circular más deprisa.
3.1 Formula ecuación de continuidad
Q=S1.v1=S2.v2
3.1 Aplicando esta ecuación a las diferentes secciones de la Manguera y comparándolas entre sí, se OBSERVA A IGUALDAD DE CAUDAL la VELOCIDAD será:
- 7,8 mayor 25mm que en 70mm
- 3,2 mayor 25 mm que en 45mm
- 2,4 mayor 45mm que en 70mm
3.1 ¿Qué tendrá las pérdidas de carga? Y de qué depende?
- REPERCUSION DECISIVA
- CUADRADO DE LA VELOCIDAD
3.2 Energía del agua en la conducción:
ECUACION DE BERNOULLI
Fórmula
Etotal = Epresion + Epotencial(altura) + Ecinetica(velocidad)
3.2 ¿Qué ocurre si esta suma de Ecuación se mantiene constante en TODA SU LONGITUD?
Sin Pérdidas de Carga
3.2 ¿CÓMO SE EXPRESAN estas energías (unidades)?
- Longitud (metro columna agua o m.c.a).
- Presión (bares, 1bar a 10 m.c.a).
3.2 ¿Qué es un PIEZOMETRO.
Tubos que permiten determinar la componente de presión HIDROSTATICA
3.2 Altura de cada columna equivale a su presion
Epresion
3.2 Diferencia de cota de nivel de cada PIEZOMETRO NIVEL MAXIMO DEL DEPÓSITO.
Ecinetica
3.2 Si estás unidades las consideramos en metros. Para pasar en bares dividiremos por…..
10
3.2 Esto mismo llevado a un tendido de mangueras y suponiendo que NO EXISTIERA PERDIDA DE CARGA:
Q=360l/min
Q = 360l/min, va cambiando en cada sección por tramos
Camion = 10,7 bar
Ø=45mm = 10,6 bar
Ø=70mm = 10,7 bar
Ø=25mm= 10 bar
Ø=25mm = 11 bar -10m
7bar +30m
3.2 Em general que las mangueras Transporten Un caudal Superior al razonable de la sección el término de la ECINETICA será
MUY PRQUEÑO
BOMBEROS podremos despreciar Esta componente Energética.
- RÉGIMEN FLUJO LAMINAR Y TURBULENTO.
- Ordenada líneas rectas Laminar
- Desordenada, turbulencias, trayectorias entrecruzan y velocidades cambiantes Turbulento.
- REGIMEN LAMINAR capa de fluido … con las paredes de la tubería tendría … (….) , y conforme nos alejamos de estas … que sería … en el centro de conducción.
Ejemplo: …
Directamente en contacto
Velocidades cero (capa límite)
Aumentaría su velocidad
Maxima
Ejemplo: pasta dentífrica a la salida de tubo que la contiene.
REGIMEN TURBULENTO …, el comportamiento medio en cuanto a … entre las zonas cercanas y las zonas próximas al centro de conducción
Ejemplo: …
VELOCIDADES son Cambiantes
Velocidades tiene a ser similar
Ejemplo: agua en mangueras de bomberos
- NÚMERO DE REYNOLDS
Número adimensional
Supone cociente entre los términos relativos a las fuerzas de inercia y fuerzas de naturaleza viscosa.
- Cuando las primeras predominan sobre las segundas el régimen tenderá a ser …. , en el caso contrario …..
- Turbulento
- Laminar
- Fórmula REYNOLDS
Re = pV.D/µ = V.D/v
Re= número de Reynolds
p = densidad
V = velocidad
D = diámetro tubería
µ = viscosidad dinamica
v = viscosidad cinemática
- Número de Reynolds
Valores Laminar y Turbulento.
Laminar = 2000 o inferiores
Turbulento = 4000 o superiores
- Cuanto más nos alejamos de estos valores número de Reynolds
Más Laminar (20 Más que 1500)
Más Turbulento (300.000 Más que 10.000)
- Entre 2000 y 4000 se hablaría en el régimen…..
REGIMEN DE TRANSICIÓN
- Instalaciones que montamos los bomberos “Re” en el rango y SIEMPRE EN EL RÉGIMEN
40.000 - 600.000
TURBULENTO
6 PERDIDA DE CARGA
Realmente SÍ se da pérdidas carga o pérdida de energía
- FRICCIÓN partículas del fluido entre sí.
- CONTRA paredes de la conducción.
6 DOS TIPOS de PERDIDA DE CARGA
¿En qué se traduce?
- Pérdida de carga Lineal: lo largo de los tramos de Sección constante.
- Pérdida de carga Singular (Localizada): paso por elementos u obstáculos (válvulas, cambios sección, codos).
Se traduce en una disminución de la presión.
6 PÉRDIDA CARGA
Ø=25mm
Q=230l_min
¿Cuánto pierde?
18, 14, 10, 6
PC=12bar
6.1 Factores determinan Pérdida de carga Lineal
1.Características y 2.Conducción:
- Viscosidad, Velocidad, Tipo de Régimen.
- Dimensiones, Rugosidad.
6.1 Factores determinan Pérdida de carga Lineal
Resumidamente, *dependerá de: (4)
Diretamente e inversamente proporcional
- Longitud conducción (directamente proporciona)
- Diametro conducción (inversamente proporcional)
- Velocidad (cuadrado velodidad)
- Viscosidad
- Rugosidad
6.2 Pérdida de carga Total
Considerando las pérdidas de carga Lineal y singular, la pérdida de carga total aumentar al:
- Aumentar longitud tendido.
- Aumentar caudal.
- Aumentar Número elementos singulares (reducciones, estrechamientos, codos)
- Disminuir sección