Subido por delgadosantiago237

Leyes fundamentales de la hidráulica

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Leyes fundamentales de la hidráulica
Hidraulica, ley de pascal y principio de arquimedes
1. Principios y leyes Fundamentales de la Hidráulica.
Los aceites no son compresibles (pero sí elásticos)
Los aceites transmiten en todas las direcciones la presión
que se les aplica (Principio de Pascal)
Los aceites toman la forma de
la tubería o aparato, por los
que circulan en cualquier dirección.
Los aceites permiten multiplicar la fuerza aplicada (prensa
hidráulica). Las fuerzas aplicadas y transmitidas son
directamente proporcionales a sus superficies.
P=
퐹푈퐸푅푍퐴
퐴푅퐸
퐴
=
퐹
퐴
1.1 Fuerza Hidráulica.
Es igual al producto de la presión por la superficie sobre la
cual actúa.
F=A
x
P
La fuerza se expresa en Kg y en Newton, donde
1 Kg = 9,8 N. La presión se expresa en
퐾푔
푐푚
2
, bar, atmósferas,
psi.
1
퐾푔
푐푚
2
= 1 bar = 1 atmósfera = 14,7 psi
1.2 Caudal.
Es la cantidad de aceite que se desplaza por una tubería o
aparato en un tiempo determinado.
Q=A
x
V
Q = caudal
A = área o sección
V = velocidad
En hidráulica el caudal
se da en litros por minuto esto es
푙푖푡푟표푠
푚푖푛푢푡표
, la superficie en
푐푚
2
y la velocidad en metros por
segundo
푚푒푡푟표푠
푠푒푔푢푛푑표
Para poder aplicar las fórmula es estas unidades tenemos que
hacer lo siguiente:
Que las magnitudes sea
n consistentes.
Aplicar el método estudiado en clases.
30,5 psi
lb
1 plg
100 cm
2
0,454 Kg
9,8 N
푝푙푔
2
2,54 cm
2
1m
2
1 lb
1 Kg
finalmente:
30,5 psi =
534, 25 kPa
(kilo Pascal)
1.3 ley de continuidad.
Establece que el caudal es constante a
lo largo de un circuito.
Supongamos una tubería.
Q
1
=Q
2
=Q
3
= CONSTANTE
A
1
x
V
1
=A
2
x
V
2
=A
3
x
V
3
= Constante
1.4 Teorema de Bernoille.
Dice que la energía total de un fluido permanece constante
en cualquier punto del circuito hidráulico.
La energía total del aceite en un punto de la
instalación es la suma de tres energías:
Energía potencial:
E
H
=m
x
g
x
h
m = masa
g = gravedad
Energía de presión:
E
P
= P(presión)
x
V(Volumen)
Energía Cinética
:
E
C
=
1
2
m(masa)
x
V
2
(velocidad al cuadrado)
h = altura
OBS: en los circuitos hidráulicos la velocidad del aceite no
debe pasar de los 7
푚
푠
2. Caída de Presión o Pérdida de Carga.
Es la pérdida de presión que sufre un aceite al
pasar por una
tubería, válvula o aparato.
Ap = 4,15
x
V
K
x
L
x
Y
x
푄
푑
4
donde Ap = pérdida de carga en bar
d = diámetro de la tubería en cm
V
K
= viscosidad en Stokes
L = longitud de la tubería en metros
Y = peso específico del aceit
e
Q = caudal, en este caso
푙푖푡푟표푠
푠푒푔푢푛푑표
3. Golpe de Ariete.
El fenómeno de golpe de ariete se produce cuando el aceite
sufre una parada o cambio brusco, como por ejemplo, cuando
se cierra una válvula, grifo o se para una bomba.
El fren
ado del aceite provoca una onda de choque que se
propaga aguas arriba (del aparato o tubería cerrado hacia la
bomba). Las consecuencias son un aumento de la presión de
hasta un 50 % (sobrepresión), fatigando los materiales.
4. Número de Reynolds.
Cuando
el aceite circula por las tuberías hasta las velocidades
máximas que ya dijimos, circula en régimen laminar, si
aumentáramos el caudal o disminuyéramos la sección (área)
de la tubería el aceite circularía en régimen turbulento. Esto
es perjudicial para la
instalación pues las máquinas
funcionarían mal y el aceite se calentaría
.
El número de Reynolds es un número a dimensional (no
tiene unidades de medida), que depende del caudal y del
diámetro de la tubería.
Re < 2.000 = régimen laminar
2.000 < Re <
5.000 = transición
Re > 2.500 = turbulento
Presiones más empleadas en hidráulica industrial:
Baja presión: 20
60 bar en maquinas
herramientas
Media presión: 60
100 bar (
siderurgia
)
Alta presión
: más de 120 bar, plásticos; entre 150 y
700 bar,
prensas, maquinaria agrícola y maquinaria obras
públicas.
Rendimiento:
Potencia motor eléctrico: 3% a 5%
Potencia entregada a la bomba: 4% a 5%
Potencia hidráulica sumistrada por la bomba:3%
Potencia hidráulica que entra en los motores:10%
Pérdida efectiva = 20% a 22%.
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