Conceptos Fundamentales de Fluidodinámica e Ingeniería de Fluidos

Cavitación

Se produce en régimen turbulento. Cuando hay turbulencias muy bruscas que generan zonas de muy bajas presiones, esto provoca que el líquido pase de estado líquido a gaseoso. Cuando la burbuja de vapor pasa a un régimen menos turbulento, explota. Tras la explosión, y al producirse dentro de una tubería (por ejemplo), se generan grietas.

Ecuación de Continuidad

Es la ecuación de conservación de la masa. La cantidad de líquido que atraviesa la sección S1 en la unidad de tiempo (caudal másico) debe ser igual a la que atraviesa S2.

Régimen Laminar y Turbulento

Cuando un fluido circula por una tubería, puede hacerlo en régimen laminar o en régimen turbulento. El número de Reynolds (Re) es un parámetro adimensional cuyo valor indica si el flujo sigue un modelo laminar o turbulento. Depende de la velocidad del fluido, del diámetro de la tubería y de la viscosidad cinemática (o de la densidad y viscosidad dinámica).

• Re < 2300: El flujo sigue un comportamiento laminar.
• 2300 < Re < 4000: Zona de transición de laminar a turbulento.
• Re > 4000: El fluido es turbulento.

Viscosidad Dinámica y Cinemática

Viscosidad Dinámica

Se denomina viscosidad dinámica a la resistencia que un fluido opone a su deformación.

Viscosidad Cinemática

Es el cociente entre la viscosidad absoluta y la densidad del líquido.

Tipos de Corrientes

Pueden ser libres o forzadas. Las corrientes libres son aquellas en las que parte de la sección transversal está en contacto con la atmósfera.

En las conducciones forzadas, todo el contorno está mojado y el movimiento del líquido se debe a la presión en su interior, generando pendientes y contrapendientes.

Principio de Pascal

Según el Principio de Pascal, la presión a la que está sometido un líquido es igual en cualquier punto del recipiente que lo contiene. Se expresa como F/S (Fuerza/Superficie).

Bombas

Una bomba se utiliza para incrementar la presión de un líquido, añadiendo energía al sistema hidráulico, con el fin de mover el fluido de una zona de menor presión o altitud a otra de mayor presión o altitud.

Clasificación de Bombas

• Bombas Dinámicas:
  • Centrífugas
  • Axiales
• Bombas Volumétricas:
  • Alternativas:
    • De pistón
    • De diafragma
  • Rotativas:
    • De placas deslizantes
    • De engranajes

Prensa Hidráulica

La prensa hidráulica es una aplicación del Principio de Pascal. Consta de dos cilindros de diferente diámetro, cada uno unido por un tubo de comunicación. Se llenan de líquido el tubo y los émbolos. Cuando se aplica una fuerza en el émbolo de menor tamaño, la presión generada se transmite íntegramente al émbolo de mayor tamaño. Esto significa que una fuerza pequeña aplicada en el émbolo menor producirá una fuerza de mayor magnitud en el émbolo mayor.

Efecto Venturi

Consiste en que un fluido en movimiento dentro de un conducto cerrado disminuye su presión al aumentar su velocidad después de pasar por una zona de sección menor. Si en este punto del conducto se introduce el extremo de otro conducto, se produce una aspiración del fluido contenido en este segundo conducto.

Compresores

Tipos de Compresores

• Alternativos:
  • De pistón
  • De diafragma
• Rotativos:
  • Multicelular
  • De tornillo
• Dinámicos:
  • Axial
  • Radial

Diferencia entre Circuito Neumático e Hidráulico

La neumática es más rápida y tiene fuerza, pero normalmente solo se usa para mover objetos no muy pesados. La hidráulica es más costosa y lenta, pero se utiliza cuando se requiere mucha fuerza, como en prensas o grúas.

Las diferencias en los circuitos radican en que, en la hidráulica, se manejan fuerzas y presiones mucho mayores; por lo tanto, las tuberías y válvulas deben ser más gruesas y resistentes. Los circuitos neumáticos son, en general, más complejos, ya que existe una mayor variedad de válvulas y actuadores, y la neumática está muy relacionada con la automatización. La diferencia principal es que la neumática utiliza aire comprimido, mientras que la hidráulica usa aceite. Se emplea aceite en lugar de agua para evitar reacciones químicas con los metales y mejorar la lubricación.