Viscosidad de un fluido: definición, tipos y unidades

Defina el concepto de viscosidad de un fluido e indique sus tipos y unidades (Selectividad Andalucía 2017).

Cuando un fluido se mueve éste se comporta como si estuviera formado por varias capas.

Al intentar desplazar unas capas sobre otras, aplicando una fuerza, aparece una fuerza de rozamiento interno entre capas que se opone a dicho deslizamiento. Esa fuerza de rozamiento interno se denomina viscosidad.

Se podría considerar como la resistencia que opone un fluido a su deformación, y se manifiesta solamente cuando el fluido se encuentra en movimiento.

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Al aplicar una fuerza horizontal a la placa móvil superior, ésta se desplaza. Las sucesivas capas de fluido se mueven con velocidades menores. La capa inferior, en contacto con la placa fija, permanece en reposo.

Tipos de viscosidad:

  • Absoluta o dinámica (μ). Se mide en kg/m·s (SI)
  • Cinemática (γ). Se mide en m2/s (SI)

La relación entre ambas es la siguiente:

 “d” es la densidad

 

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Principio de Pascal

Enunciar el principio de Pascal. Citar tres aplicaciones (Selectividad Andalucía 2016).

El principio de Pascal dice:

“La presión ejercida en un punto de una masa líquida se transmite íntegramente y por igual en todas direcciones.”

En la prensa hidráulica, si en uno de los émbolos (el más pequeño) se aplica una presión P1, ésta ha de transmitirse al otro émbolo con la misma intensidad; es decir: P1=P2

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Y como P=F/S entonces

F1/S1=F2/S2

Aplicaciones:

  • Prensa hidráulica
  • Frenos hidráulicos
  • Gatos hidráulicos
  • Bomba agua manual

 

Ecuación de continuidad en fluidos

Explicar la ecuación de continuidad en la circulación de un fluido a través de una tubería (Selectividad Andalucía Septiembre 2016).

En todo fluido incompresible con flujo estacionario (régimen laminar), la velocidad de un punto cualquiera de una tubería es inversamente proporcional al área, en dicho punto, de la sección transversal de la misma.


Esto se basa en que el caudal del líquido permanece constante a lo largo de toda la tubería:

Q1=Q2

Como Q= V/t=S·v

La ecuación de continuidad queda:

S1·v1=S2·v2

 

 

Fuerzas de avance y de retroceso en un cilindro de doble efecto

¿Son iguales las fuerzas de avance y de retroceso en un cilindro de doble efecto? Justificar la respuesta (Selectividad Andalucía Septiembre 2016).

Las fuerzas ejercidas en el avance y en el retroceso no son iguales, es mayor en el avance que en el retroceso y el motivo es que la superficie sobre la que actúa el aire es mayor en el avance que en el retroceso.

La fuerza teórica del émbolo se calcula con la siguiente fórmula:

Ft = S · P

Donde:

Ft = fuerza teórica del émbolo.

S = superficie útil del émbolo.

P = presión de trabajo.

La sección se calculará:

  • En el avance: S = π · R2
  • En el retroceso: S = π · (R2r2)

Donde R es el radio del émbolo y r el del vástago.

Como se observa en la fórmula anterior S > S y por tanto Favance > Fretroceso

Neumática: válvula de simultaneidad y válvula selectora

Dibujar los símbolos de los siguientes elementos neumáticos y explicar la función que realizan en el circuito correspondiente: válvula de simultaneidad y válvula selectora (Selectividad Andalucía Junio 2016).

Válvula de simultaneidad:

Para que exista una señal a la salida, debe haber presión necesariamente en las dos entradas. Suele utilizarse por motivos de seguridad, es decir, sólo se activa el elemento de trabajo si el operario mantiene activados dos válvulas a la vez.

Válvula selectora:

Estas válvulas permiten la circulación de aire desde dos entradas opuestas a una sola salida común. Esta válvula se coloca cuando se debe mandar una señal desde dos puntos distintos.

 

Bombas hidráulicas: definición, características y tipos

Definición, características y tipos de bombas hidráulicas (Selectividad Andalucía Junio 2016).

Las bombas hidráulicas son los elementos que se encargan de impulsar el caudal hidráulico transformando la energía mecánica en hidráulica. Las bombas son accionadas por un motor.

Características generales de las bombas hidráulicas

  • Valor nominal de la presión: es la presión de trabajo para la que está fabricada la bomba.
  • Caudal: se suele expresar en l/min.
  • Desplazamiento: es el volumen de líquido bombeado en una vuelta completa.
  • Rendimiento volumétrico: el cociente entre el caudal real y el teórico constituye el rendimiento volumétrico.
  • Rendimiento total: es el cociente entre la potencia hidráulica que se obtiene y la potencia mecánica que consume.

Principales tipos de bombas

Bomba de engranajes

Bomba de tornillo

Bomba de paletas

Bomba de pistones radiales

Bomba de pistones axiales

Selectividad Andalucía 2017 – Septiembre – Problema B4

Un cilindro de doble efecto tiene un émbolo de 90 mm de diámetro, un vástago de 28 mm de diámetro y una carrera de 420 mm. El cilindro realiza 20 ciclos cada minuto a una presión de trabajo de 5 bares.

a) Calcule las fuerzas de avance y retroceso (1 punto).
b) Determine el consumo de aire del cilindro en condiciones normales expresado en litros por minuto (1 punto).
c) Explique el fenómeno de la cavitación e indique las consecuencias del mismo (0,5 puntos).


Solución apartado c)