Principios de la Ley de Pascal y Bernouilli en Hidráulica
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La Ley de Pascal
La presión aplicada a un fluido confinado se transmite íntegramente en todas direcciones y ejerce fuerzas iguales sobre áreas iguales, actuando estas fuerzas normalmente en las paredes del recipiente (ej botella). En los primeros años de la Revolución Industrial, un mecánico británico utilizó el descubrimiento de Pascal para desarrollar una prensa hidráulica.
Prensa Hidráulica
Si se tienen dos cilindros de diferente sección unidos entre sí por una conducción y se aplica una F1 sobre el émbolo de menor sección, como la presión se transmite en todas direcciones por igual (p1 = f1/s1), este es el fundamento de la prensa hidráulica, permitiendo incrementar la fuerza al aumentar la sección del émbolo. El desplazamiento del émbolo de menor diámetro debe ser superior al de mayor superficie, por lo que se debe disponer de un depósito auxiliar para desplazar el émbolo mayor con varias emboladas del menor.
Teorema de Bernouilli
La masa de líquido en movimiento tiene una determinada energía cinética. Se sabe que el trabajo efectuado por la fuerza resultante que actúa sobre el sistema es igual al cambio de energía cinética de este. Según el experimento de Bernouilli, podemos establecer:
- Energía potencial, debida a la masa y que depende de la altura de la columna sobre el nivel de referencia. Su valor es mgh1 y mgh2.
- Energía hidrostática, debida a la presión. Su valor se puede medir por el trabajo desarrollado en cada zona: p1s1i1 y p2s2i2.
- Energía hidrodinámica (cinética), debida a la velocidad. Su valor en cada zona es 1/2mv12...
Potencia Hidráulica
La potencia necesaria en una bomba hidráulica se puede determinar dividiendo la energía de presión entre el tiempo, teniendo en cuenta que el volumen entre el tiempo es caudal. Con lo que obtenemos:
Características de las Bombas
- Valor nominal de la presión: es la presión de trabajo para la que está fabricada la bomba.
- Caudal: es un valor orientativo, pues puede variar con la frecuencia de rotación. Se debe mantener como indica el fabricante.
- Desplazamiento: es el volumen de líquido bombeado en una vuelta completa.
- Rendimiento volumétrico: el cociente entre el caudal real y el teórico.
- Rendimiento total: el cociente entre la potencia hidráulica que se obtiene y la potencia mecánica que consume.