Perdidas de carga en tuberías

Defina el efecto de pérdida de carga en tuberías.

La pérdida de carga en tuberías es la pérdida de presión de un fluido al producirse fricción entre las partículas del fluido y las paredes del conductor, y por obstáculos en la conducción.

El fluido pierde energía por el rozamiento continuo con la tubería y por la fricción que ocurre en el paso de accesorios o dispositivos, que serán vistos como obstáculos en la conducción. Los obstáculos pueden ser, la propia tubería, válvulas, derivaciones, codos, manguitos, estrechamientos, cambios de dirección, cambios de sección, etc.

La pérdida de carga en una tubería o en un elemento hidráulico de una conducción es la diferencia de presión entre dos puntos, para un determinado caudal. Si no hay fluido en movimiento no puede haber pérdida de carga.

 

Potencia hidráulica

Indicar cómo se puede calcular la potencia hidráulica en función del caudal, incluyendo todas las unidades de las magnitudes que intervienen en el cálculo (Selectividad Andalucía 2016).

La potencia necesaria en una bomba hidráulica se puede determinar mediante la siguiente fórmula:

Prensa hidráulica

Dibuje el esquema de una prensa hidráulica y explique su funcionamiento (Selectividad Andalucía 2017).

En la prensa hidráulica, si en uno de los émbolos (el más pequeño) se aplica una presión P1, ésta se transmite 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

 

Ecuación de continuidad en un fluido

Explique el significado de la ecuación de continuidad en un fluido (Selectividad Andalucía Septiembre 2018).

Cuando un fluido fluye por un conducto de diámetro 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 (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.

La ecuación de continuidad no es más que un caso particular del principio de conservación de la masa. Se basa en que el caudal (Q) del fluido ha de permanecer constante a lo largo de toda la conducción:

Q1=Q2

Como Q= V/t=S·v

La ecuación de continuidad queda:

S1·v1=S2·v2

 

Número de Reynolds

Número de Reynolds: indique la expresión matemática para una tubería de sección circular, citando las magnitudes que aparecen en la misma. Explique para qué se utiliza este número (Selectividad Andalucía Junio 2018).

El número de Reynolds relaciona la densidad, la viscosidad y la velocidad de un fluido. Su expresión es:

donde

  • d: densidad del fluido
  • v: velocidad del fluido
  • D: diámetro de la tubería a través de la cual circula
  • µ: viscosidad dinámica.

Este número se utiliza para saber el régimen de movimiento del fluido:

  • Si Re < 2100, el flujo es laminar.
  • Si 2100 ≤ Re ≤ 4000, el flujo se denomina de transición.
  • Para Re > 4000, el flujo es turbulento.

El efecto Venturi

El efecto Venturi es un fenómeno físico que consiste en que cuando un fluido en movimiento dentro de un tubo o conducto de determinada sección, atraviesa una sección menor, inevitablemente este aumenta su velocidad. Al aumentar su velocidad se descubrió que disminuye su presión. A esto se lo llama efecto Venturi.

Hay veces en donde el aumento de velocidad es muy grande, haciendo que se produzcan presiones negativas. Por lo que si se conecta otro tubo a este a través de un conducto, se generara una aspiración del fluido tubo donde se genero la depresión.

Su funcionamiento se basa en el Principio de Bernoulli, que a grandes rasgos lo que nos explica es que a lo largo de un conducto, un fluido ideal (sin viscosidad ni rozamiento), conserva en todo momento la misma energía.

Mediante este fecnómeno se llevan a cabo procedimientos tan diversos como la inyección de carburante en un motor de combustión, o la administración de la proporción necesaria de oxígeno en una mascarilla de respiración. Ademas es el efecto que explica la sustentación en el aire de las alas de los aviones.

Diferencia entre los compresores alternativos y rotativos

Explique la diferencia entre los compresores alternativos y rotativos (Selectividad Andalucía 2017 # Selectividad Andalucía 2016).

Los compresores alternativos utilizan un pistón y se mueven en movimientos rectilíneos o de vaivén basados en el mecanismo de biela-manivela.

Los compresores rotativos, comprimen el fluido moviendo rotativamente sus piezas, como los de paletas o los de tornillo.

Teorema de Pascal

Explique el enunciado del teorema de Pascal y cite dos ejemplos de aplicación.

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

 

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.

capturada

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

 

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