DAH- Tema 33

Hidraúlica. Estudia propiedades MECÁNICAS fluidos. Estudia fluidos. Estudia propiedades fluidos.

Masa. Masa. Peso.

Densidad y peso específico. Densidad. Peso específico. Densidad agua. Peso específico agua. Densidad relativa. Peso específico relativo.

Densidades relativas. Madera. Aceite. Hielo. Grava. Hierro. Mercurio.

Viscosidad. Oposición a deformaciones TANGENCIALES según fuerzas cohesión molecular. Oposición a deformaciones LONGITUDINALES según fuerzas cohesión molecular. El fluido ideal carecerá de viscosidad. SOLO en líquidos en movimiento (viscosidad dinámica). Tanto en líquidos en movimiento como en reposo. Fluido sometido a fuerzas cortantes: se deforma y forma capas paralelas velocidad constante. Fluido sometido a fuerzas cortantes: se deforma y forma capas perpendiculares velocidad constante.

Ley de Newton & Viscosidad. Resistencia fluido a deformación depende de: viscosidad y velocidad de deformación. Resistencia fluido a deformación depende de: viscosidad y velocidad de movimiento. Resistencia fluido a deformación depende de: viscosidad y peso específico. Ejemplo de sacar cuchara de tarro con miel rápido/lento.

Capa límite & Viscosidad. La capa de fluido en contacto con la frontera sólida tendrá la misma velocidad que frontera. La velocidad relativa de la capa de fluido pegada a la frontera será NULA, a cierta distancia, otra lámina tendrá velocidad MÁXIMA. La velocidad relativa de la capa de fluido pegada a la frontera será MÁXIMA, a cierta distancia, otra lámina tendrá velocidad NULA. Viscosidad en función de: temperatura y presión. Viscosidad en función de: naturaleza del líquido. Viscosidad de un gas aumenta con la temperatura mientras que la del líquido disminuye. Viscosidad de un gas disminuye con la temperatura mientras que la del líquido aumenta. Cuanto más viscoso sea un líquido más resistencia al movimiento y mayor pérdida de presión en las tuberías.

Presión vapor. Presión en la que fase líquido y vapor se encuentran en EQUILIBRIO DINÁMICO con MISMAS cantidades de cada uno. Presión en la que fase líquido y vapor se encuentran en EQUILIBRIO DINÁMICO con INDEPENDENCIA de las cantidades de cada uno. También se puede dar en sólidos (sublimación). No está presente en sólidos. Si están en equilibrio: líquido saturado y vapor saturado. Relación INVERSAMENTE proporcional fuerzas atracción. Cuanto mayor sean las fuerzas de atracción mayor energía se necesitará para cambio de estado. Relación DIRECTAMENTE proporcional fuerzas atracción. Cuanto mayor sean las fuerzas de atracción mayor energía se necesitará para cambio de estado. Cuando la velocidad de EVAPORACIÓN y la de CONDENSACIÓN se igualan: máxima presión (Presión Saturación) que solo será superable si aumenta Tª. Cuando la velocidad de EVAPORACIÓN supera a la de CONDENSACIÓN: máxima presión (Presión Saturación) que solo será superable si aumenta Tª.

Presión vapor. Mayor rapidez para llegar a equilibrio dinámico cuanta mayor superficie de contacto (charco). Un charco poco profundo se evapora antes que uno más profundo por ello el equilibrio se logra antes en él. Un charco poco profundo se evapora antes que uno más profundo AUNQUE el equilibrio se alcanzará en ambos a la misma presión. Presión saturación en función de la NATURALEZA DEL LÍQUIDO: la presión de vapor será MENOR cuanto MAYOR sea el peso molecular del líquido. Presión saturación en función de la NATURALEZA DEL LÍQUIDO: la presión de vapor será MAYOR cuanto MAYOR sea el peso molecular del líquido. Presión saturación en función de la NATURALEZA DEL LÍQUIDO, PRESIÓN Y TEMPERATURA. Aire vapor de agua a 20ºC: 780 mbar de N2, 210 mbar O2, 23 mbar H2O y 9 mbar Ar. Aire vapor de agua a 20ºC: 760 mbar de N2, 210 mbar O2, 23 mbar H2O y 9 mbar Ar.

Presión vapor. Pvapor líquido (Tª): presión líquido se halla en equilibrio con su vapor. Si la Presión es menor que la Presión vapor: comenzará a VAPORIZARSE. Si la Presión es mayor que la Presión vapor: comenzará a VAPORIZARSE. Líquido HIERVE cuando Pºvapor=Pºexterior (Punto ebullición). Punto ebullición es el punto en la que la Pvapor es igual a la Patm. Líquido HIERVE cuando Pºvapor<Pºexterior (Punto ebullición). Si baja Pext, baja punto ebullición, si sube, sube. Si baja Pext, sube punto ebullición, si sube, baja.

Presión vapor agua (kg/cm2). 0º. 10º. 20º. 40º. 100º. 120º.

Tensión superficial. Cantidad de energía necesaria para aumentar superficie por unidad de área. Cantidad de energía necesaria para disminuir superficie por unidad de área. Representa fuerzas INTERMOLECULARES líquidos (junto con interacción fuerzas líquidos-sólidos da lugar a CAPILARIDAD). Representa fuerzas INTRAMOLECULARES líquidos (junto con interacción fuerzas líquidos-sólidos da lugar a CAPILARIDAD). En interior: la fuerza resultante es nula. En la superficie: fuerza resultante dirigida a INTERIOR por que interacción líquido aire es más débil que la de líquido-líquido. En la superficie: fuerza resultante dirigida a EXTERIOR por que interacción líquido aire es más débil que la de líquido-líquido. En la superficie: fuerza resultante dirigida a INTERIOR por que interacción líquido aire es más fuerte que la de líquido-líquido.

Tensión superficial. Cuanto mayor sea la tensión superficial: mayor será la energía necesaria para llevar moléculas de interior a la superficie del líquido. Cuanto mayor sea la tensión superficial: menor será la energía necesaria para llevar moléculas de interior a la superficie del líquido. Sustancias siempre buscan el área más pequeña posible: GOTA. Sustancias siempre buscan el área más grande posible: GOTA. Tensión superficial del agua es alta por puentes de H2. Tensión superficial del agua es baja por puentes de H2.

Hidrostática. Estudia fluidos en estado de equilibrio. Estudia fluidos en estado dinámico. Se basa en los principios de Pascal y Arquímedes. Se basa en los principios de Venturi y principio de continuidad de masa.

Presión. Mide proyección fuerza en perpendicular por unidad de superficie (N/m2) (Pa). Presión atmosférica: varía con altitud y condiciones meteorológicas. Presión atmosférica: solo varía con altitud. No será posible el vacío perfecto. 1 atm=1,033 kg/cm2= 1 bar= 760 mmHg= 10 mca= 14,5 PS. 1 atm=1,033 kg/cm2= 1 bar= 730 mmHg= 10 mca= 14,5 PS. Presión relativa: tomando como referencia la atmosférica (Pabs= Prel+Patm). Los aparatos suelen dar medidas de presión absoluta. Los aparatos suelen dar medidas de presión relativa.

Presión estática. Presión independiente velocidad del mismo. Presión dependiente velocidad del mismo. Medir con tubo piezométrico. Ptot=Pdin+Pest.

Ecuación fundamental HIDROSTÁTICA. P=Patm+(densidad*g*h). La presión interior sube con profundidad. Puntos misma profundidad: misma presión. Presión solo depende de profundidad. Presión perpendicular a la superficie. Presión paralela a la superficie. Presión depende de profundidad y presión vapor líquido.

Principio Pascal. Presión sobre fluido se transmite misma intensidad en todas direcciones. Principio funcionamiento prensa hidraúlica. Cuerpo sumergido en fluido en reposo recibe un empuje de abajo a arriba igual al peso del volumen del fluido que desaloja. Mayor presión cuanta mayor diferencia entre áreas haya. Mayor presión cuanta menor diferencia entre áreas haya.

Principio Arquímedes (N). Presión sobre fluido se transmite misma intensidad en todas direcciones. Principio funcionamiento prensa hidraúlica. Cuerpo sumergido en fluido en reposo recibe un empuje de abajo a arriba igual al peso del volumen del fluido que desaloja. Cuerpo sumergido en fluido en reposo recibe un empuje de arriba a abajo igual al peso del volumen del fluido que desaloja. Empuje depende de la presión. Empuje NO depende de la presión. Empuje depende de la densidad del líquido y el volumen sumergido. Empuje depende de la densidad del aire y el volumen sumergido.

Hidrodinámica. Premisas. Fluido incompresible: densidad no varía con cambio presión. Fluido compresible: densidad no varía con cambio presión. Fluido en régimen estacionario. Pérdida de energía por viscosidad: despreciable. Pérdida de energía por viscosidad: constante.

Régimen fluido. Estacionario: uniforme y paralelo, comportándose como láminas. En función de: velocidad, viscosidad, densidad líquido, diámetro y distribución instalación. En función de: velocidad, presión, densidad líquido, diámetro y distribución instalación. En flujo laminar: las fuerzas de VISCOSIDAD son mayores que las de INERCIA (densidad y velocidad). En flujo laminar: las fuerzas de VISCOSIDAD son menores que las de INERCIA (densidad y velocidad). En flujo turbulento: las fuerzas de VISCOSIDAD son menores que las de INERCIA (densidad y velocidad). Los sistemas de bomberos funcionan en régimen turbulento. Los sistemas de bomberos funcionan en régimen estacionario. Reynolds: <2000 (laminar)//2000-4000 (transición)//>4000(turbulento). Reynolds: densidad*diámetro*velocidad/viscosidad.

Caudal. Líquido por sección transversal de un conducto en unidad de tiempo. Velocidad por sección. Q=v/s. Q=v*s. Q=vol/t.

Ecuación continuidad. Fundamentado en INCOMPRENSIBILIDAD. Fundamentado en pérdida viscosidad nula. Cantidad de fluido entre dos puntos canalización es constante (mismo caudal). Cantidad de fluido entre dos puntos canalización varía según los cambios de sección.

Ecuación Bernouilli. Fluido ideal mantiene ENERGÍA constante a lo largo del recorrido. Fluido ideal mantiene MASA constante a lo largo del recorrido. Epot+Ecin+Epresión=CTE. Si baja la sección, sube la velocidad, por lo que baja la presión. Si baja la sección, sube la velocidad, por lo que sube la presión. A sección constante, si aumenta energía potencial disminuye la presión.

Torricelli. Aplica Bernouilli para saber la velocidad salida de un líquido por orificio a una determinada h. Aplica Venturi para saber la velocidad salida de un líquido por orificio a una determinada h. Vsalida= raíz cuadrada (2gh). Q salida= Vsalida*k*sección. k= factor surtidor (0,9-0,98). k= factor surtidor (0,8-0,9).

Alcance instalación. Diámetro 25. Diámetro 45. Diámetro 70.

Efecto Venturi. Basado en Bernouilli+Ppo continuidad masa. Basado en Bernouilli+Pascal. Al disminuir sección, aumenta la velocidad y disminuye la presión (aspiración). Base funcionamiento: PULVERIZADORES Y PREMEZCLADORES. Base funcionamiento: ASPERSORES Y PREMEZCLADORES.

Golpe ariete. Pulso zhukowski. Sobrepresión-depresión en tubería al variar caudal bruscamente. Sobrepresión-depresión en tubería al variar caudal progresivamente. Al cerrar: empuje crea sobrepresión que comprime fluido y dilata tubería; cuando el fluido para: el fluido se expande y la tubería vuelve a su forma generando una onda de presión. La bajada de presión puede formar burbujas mientras tubería se contrae. La subida de presión puede formar burbujas mientras tubería se contrae.

Bombas centrífugas. Transforman energía mecánica en hidráulica. Transforman energía potencial en hidráulica. La velocidad del fluido incrementa al paso por los álabes y al pasar por difusor convierte esa velocidad en energía de presión. La presión incrementa al paso por los álabes y al pasar por difusor convierte esa presión en velocidad del fluido. La energía aumenta desde boca de aspiración a punto de salida consiguiendo en punta de lanza un chorro con Q a determinada vsal. Hmanométrica será la energía transferida al fluido.

Curva característica. Variable independiente. Variable dependiente.

Curva característica. Hmanométrica máxima se da a Q=0. Hmanométrica máxima se da a Qmáx. Punto óptimo funcionamiento: aquel donde el rendimiento energético es más elevado, definirá valores nominales de Q y Pº. Punto óptimo funcionamiento: aquel donde la altura manométrica es más elevada, definirá valores nominales de Q y Pº. Las curvas se obtienen en estudio experimental variando Qpaso a través de una válvula. Bombas bomberos no tienen régimen revoluciones rodete fijo lo que da lugar a tres familias de curvas. Bombas bomberos <5000 rpm. Bombas bomberos <2500 rpm.

Aspiración en bombas. Columna no asciende por aspiración sino por empuje presión atmosférica exterior. Columna asciende por capacidad de succión que podamos realizar. La columna teórica son 10.33 mca que en la práctica se queda en 7-8 mca. La columna teórica son 10.33 mca que en la práctica se queda en 8-8,5 mca. Pérdidas por: Presión atmosférica <1,033 bar; presión vapor líquido; vacío tuberías no perfecto y pérdidas carga.

Presión atmosférica. Variará en función de. 0 m. 200 m. 400 m. 600 m. 800 m. 1000 m. 2000 m. 2500 m.

Presión vapor. Cuanta mayor Tª. 10º. 20º. 30º. 40º.

Cebado bombas. Necesita que líquido llegue a entrada e inunde. Por eyector de gases: por Venturi gases escape. Por eyector de gases: por Bernouilli gases escape. Por depresor vacío. Por anillo agua: con bomba volumétrica. Por anillo agua: con bomba paletas. Por comba autocebante. Por bomba pistones. Cuando agua llega a entrada rodete podemos parar.

Cavitación/aspiración en vacío. Formación de vapor de agua por disminución de la presión por debajo de la presión de saturación del líquido con la consiguiente brusca condensación posterior. Formación de vapor de agua por disminución de la presión por encima de la presión de saturación del líquido con la consiguiente brusca condensación posterior. La presión de las partículas va descendiendo conforme se acercan a la bomba y vuelve a descender de nuevo en rodete. Las burbujas, cuando llegan a una zona de mayor presión, se juntan, condensan e implosionan (x1700 volumen). Las burbujas, cuando llegan a una zona de mayor presión, se juntan, condensan e implosionan (x1500 volumen). Se alcanzan presiones de 1000 kg/cm2. Se alcanzan presiones de 1 kg/cm2.

Cavitación/aspiración en vacío. Evitar. Limitar la altura de aspiración a: 7-8 m. Limitar la altura de aspiración a: 8-8,5 m. Limitar el caudal o pérdidas de carga (ya que un caudal excesivo hace que aumenten las pérdidas de carga haciendo que Pºagua quede por debajo de la Pºvapor). Puntos más críticos: entrada de rodete en fase aspiración o en extremos rodete. Puntos más críticos: salida de rodete en fase aspiración o en extremos rodete.

Acoplamiento bombas. Paralelo. Serie.

Instalación hidráulica. Bomba+manguera+lanza. Ecuación línea: PB=PL+HG+PC. Ecuación línea: Pimpulsión+Pérdidas=0. HG: altura geométrica, sumará si tenemos que remontar y restará si tenemos que descender. HG: altura geométrica, sumará si tenemos que descender y restará si tenemos que remontar. PC: pérdidas carga.

Pérdidas de carga. Fricción moléculas entre sí y fricción moléculas-paredes. Continuas (lineales): a lo largo del conducto. Locales (singulares): giros, estrechamientos. Continuas (singulares): a lo largo del conducto. Locales (lineales): giros, estrechamientos. Las pérdidas continuas son complejas de evaluar. Las pérdidas locales son complejas de evaluar. Las pérdidas de carga aumentan con: aumento longitud, aumento velocidad y disminución sección. Las pérdidas de carga aumentan con: aumento longitud, disminución velocidad y disminución sección.

Gráfica pérdidas de carga en mangueras 30 m. Diámetro 25. Diámetro 45. Diámetro 70.

Pérdidas carga en función caudal y diámetro. 100 l/min. 300 l/min. 700 l/min. 1000 l/min. 4000 l/min. Valor perdidas locales.

Curva instalación. Representación pérdidas en función del caudal. Pérdidas=Hgeométrica+Pérdidas continuas+Pérdidas locales. Hgeométrica: si la impulsión es de arriba a abajo añadimos 1 kg por cada 10 m desnivel. Hgeométrica: si la impulsión es de arriba a abajo quitamos 1 kg por cada 10 m desnivel. Hgeométrica: si la impulsión es de abajo a arriba sufrimos una pérdida de carga de 1 kg por cada 10 m desnivel. Hgeométrica: si la impulsión es de abajo a arriba sufrimos una ganancia de carga de 1 kg por cada 10 m desnivel.

Punto funcionamiento. Relación P-Q. El punto de equilibrio será en la intersección de las curvas de la bomba y de la instalación (en serie ambas). Relación P-Q. El punto de equilibrio será en la intersección de las curvas de la bomba y de la instalación (en paralelo ambas). Para el caudal impulsado: la pérdida de carga de la instalación coincide con la presión aportada por la bomba. Para la presión de funcionamiento: la pérdida de carga de la instalación coincide con la presión aportada por la bomba. Bombas centrífugas de bomberos tienen varios puntos de funcionamiento ya que pueden variar régimen revoluciones motor.

Variar caudal respecto punto funcionamiento. Aumentarlo sin variar apertura hará que se aumente la presión en la punta de lanza. Aumentarlo sin variar apertura (menos usado) hará que se aumente la presión en la punta de lanza. Aumentar sección salida (menos usado) hará que disminuya la presión pero aumente caudal. Aumentar sección salida (menos usado) hará que aumente la presión pero disminuya caudal.

Alcance. Aire apenas tiene impacto. Aire tiene gran impacto. Alcance depende de la presión y el diámetro. Alcance depende de la presión y la densidad del fluido. Más presión: más velocidad salida: más alcance. Mismo valor de presión en punta lanza: mayor alcance si mayor diámetro. Mismo valor de presión en punta lanza: mayor alcance si menor diámetro. Máximo alcance: efecto chorro + apertura máxima caudal. Máximo alcance: efecto chorro + mínima apertura caudal.

Alcance diámetro 25. 29 (5). 31 (7). 33 (10). 35 (12). 34 (5). 38 (7). 42 (10). 46 (12). 36 (5). 39 (4).

Alcance diámetro 45. 29 (5). 31 (7). 44 (10). 50 (12). 34 (5). 38 (7). 42 (10). 46 (12). 36 (5). 39 (4).

Alcance diámetro 70. 29 (5). 31 (7). 44 (10). 50 (12). 34 (5). 38 (7). 42 (10). 46 (12). 36 (5). 39 (7).

Reacción en punta de lanza. Acción-reacción: se traduce en empuje. E= 2*P*S. E= P*S. A mismo diámetro: mayor empuje si mayor presión. A mismo diámetro: mayor empuje si menor presión. A misma presión: mayor empuje si mayor diámetro. A misma presión: mayor empuje si menor diámetro. Iniciar en posición cortina protección (cónica) para menor empuje inicial. Iniciar en posición chorro pleno (cónica) para menor empuje inicial.

Minimizar golpe ariete. Operaciones apertura y cierre: lentas y controladas. Operaciones apertura y cierre: bruscas y controladas.