Download - Clase 02 Principios y Simbologia
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Sistema de transformacin de energa
Salida de energa
Sistema
Entrada de energa
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Unidad Central de Fuerza UCF
Transforma energa elctrica en energa hidrulica
Motor elctrico + Bomba hidrulicaEntrada: energa elctrica mecnicaSalida: energa hidrulica -
Diagrama UCF
Potencia =Presin x caudal
Lnea retorno
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Diagrama circuito
Actuador lineal
Mando
Direccin
UCF
Potencia hidrulica
P * Q
Trabajo mecnico
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Estanque (T/ )
Estanque abierto, capacidad mnima 3 veces el caudal de la Bomba
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Rombo Aparato de acondicionamiento
Filtro, Calentador,
Enfriador, etc.
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Filtro
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Bombas cilindrada fija
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Bombas cilindrada variable
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Cuadrado
rgano de mando
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VLP (LP) Limitadora Presin
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LP Vickers modelo CT
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Vlvula direccional 2 posiciones
a
b
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Vlvula direccional 3 posiciones
a
o
b
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Vlvula 2 vas y una posicin
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Vlvula 2 vas y dos posiciones
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Vlvula 4 vas y 3 posiciones
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Actuador lineal
Cilindro neumtico
Doble efecto
sin amortiguacin
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Bomba no desplazamiento positivo (centrifugas flujo radial axial)
Uso alto caudal y baja presin
No apta en hidrulica
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Bomba desplazamiento positivo
(Tipica de engranajes dentado exterior) -
Bomba de Engranajes
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Clculo potencia elctrica UCF
Datos
Cilindrada Bomba Paletas = 110 cm3/rev.
Presin de trabajo = 70 bar
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Potencia elctrica UCF
P = p * Q ((bar * L/min.)/600) Kw
Q Bomba = (110 cm3/rev. * 1450 rpm)/100
Q Bomba = 161,7 L/min.
P = 70 * 161,7/ 600 = 18,8 Kw
Datos
Presin de trabajo (p)= 70 bar
Revoluciones motor = 1450 rpm
Q = Desplazamiento bomba por vuelta * rpm
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Hidrosttica
S A1 = A2 = A3
Luego F1 = F2 = F3
p1 = *g*h
p2 = *g*h
p3 = *g*h
h
p1
p2
p3
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S P1 = P2 = P3
P1
P2
P3
F3
F2
F1
A1
A2
A3
y las reas
Luego las fuerzas
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Ley de Pascal
Ley de Pascal, que enunciada simplificadamente dice: la presin en cualquier parte de un fluido sin movimiento tiene un solo valor, independiente de la direccin;
o dicho de otra forma:
La presin aplicada a un lquido confinado se transmite en todas direcciones y ejerce fuerzas iguales sobre reas iguales.
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Representacin Ley de Pascal
(F) Fuerza
p
A
La presin siempre acta en forma vertical o sobre las superficies que limitan el recipiente"
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Presin
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Transmisin de Fuerzas
F2/F1 = A2/A1
F1
F2
A1
A2
S1
S2
F2= (A2/A1) * F1
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Transmisin de presin
p1/ p2 = A2/ A1
A1
A2
P1
P2
F1
F2
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Caudal
Se define el caudal como la cantidad de fluido que atraviesa una seccin dada por unidad de tiempo. Esta cantidad de fluido se puede expresar de dos formas, en masa o en volumen -
Caudal Msico
es el expresado en unidades de masa.El caudal msico se expresa en kg/s -
Caudal volumetrico
es el expresado en unidades de volumen.
El caudal volumtrico es el m3/s.
En la prctica se emplea el l/mn, o el m3/hora
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Caudal msico y volumtrico
el caudal msico y el caudal volumtrico estn relacionados a travs de la densidad del fluido, que en el caso de los gases es variable con la presin y la temperatura
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Friccin y prdida de carga
La energa hidrulica no se puede transmitir libre de prdidas a travs de tuberas
La prdida de energa hidrulica que se produce significa una prdida de presin.
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Hidrocintica
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Ley de continuidad
A travs de un tubo con distintas secciones transversales, pasan dentro de un mismo periodo de tiempo volmenes idnticos.
Esto significa que la velocidad de flujo del fluido debe aumentar en los puntos donde se produce angostamiento
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Velocidad v = Q/A
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Ley de conservacin de la energa
la energa total de un caudal de lquido no vara mientras no se introduzca energa desde el exterior ni se entregue energa hacia el exterior
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Energa
Energa Ep y Ec
Ep = Energa potencial
Ec = Energa cintica
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Energa potencial
Energa de posicin, en funcin de la columna de lquido y de la presin esttica -
Energa cintica
Energa de movimiento, en funcin de la velocidad de flujo y de la presin dinmica -
ecuacin de Bernoulli
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Referido a la energa de presin ello significa
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donde
ptotal =presin total
pst = presin esttica
presin por altura de la columna de lquido
presin dinmica
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prdida de presin
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p (prdidas)
La dimensin de las prdidas por friccin depende especialmente de:
- La longitud de la tubera,
- La seccin transversal de las tuberas,
- La rugosidad de las paredes del tubo,
- La velocidad de flujo y
- La viscosidad del lquido -
Tipo Flujos
Se diferencian dos tipos de flujo:
- Flujo laminar y
- Flujo turbulento -
Flujo laminar
Se denomina flujo laminar cuando la velocidad de los lquidos hace que estos se mueven por capas, dnde la capa interna del lquido tiene la mayor velocidad dado que la capa externa est detenida en la pared del tubo
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Flujo turbulento
Se denomina flujo turbulento cuando supera la velocidad crtica y este se vuelve arremolinado
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Velocidad crtica
La velocidad crtica no es una magnitud definida. Depende de la viscosidad del fluido y de la seccin transversal de flujo
La velocidad crtica se puede calcular y en instalaciones hidrulicas no deber ser superada
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Nmero de Reynold Re
El tipo de flujo se puede determinar a groso modo con el nmero de Reynold Re
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Reynold Re
Re crtico = 2300
Este valor vale solo para tubos redondos, tcnicamente lisos y rectos
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Flujo turbulento y laminar
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Ejemplo
Clculo Velocidad v = Q/A -
Clculo velocidad en la tubera
Datos:
Lnea de Presin (1-1/4 = 32 mm)Q = 0.00162833 m3/s tubera = 32 mm = 0.032 mr tubera = 16 mm = 0.016 m -
Clculo velocidad
Desarrollo:
A = PI *r2= 3.1415 * 0.016^2
= 0.00080425 m2
v = Q/A= 0.00162833/ 0.00080425
= 2.02 m/s
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Tipo Flujos
Se diferencian dos tipos de flujo:
- Flujo laminar Re< 2300, y
- Flujo turbulento Re > 2300 -
Nmero de Reynold Re
El tipo de flujo se puede determinar a groso modo con el nmero de Reynold Re
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v =la velocidad de flujo en m/s,
dh = el dimetro hidrulico en m, es igual al dimetro interno del tubo, = 4 * A/U
A = Superficie de la seccin transversal,
U = permetro (2 * PI * r),
= viscosidad cinemtica en m2/sVariables
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Clculo para caera de 32 mm de
dh = 4 * A/2*PI*r (U)
= 4* 0.00080425/ 0.100530
= 0.03200009 m
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Clculo # Re
V = 2.02 m/s
dh = 0.032 m
= 0.000068 m2/s (40C)
2.02 * 0.032/ 0.000068
Re = 950,6
V * dh
Re =
-
Reynold Re
Re crtico = 2300
Este valor vale solo para tubos redondos, tcnicamente lisos y rectos
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Tabla Viscosidad
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Viscosidad
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Comparaciones Re
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Flujo turbulento y laminar
=
=
Pa
m
N
A
F
P
2
te
Cons
v
p
h
g
tan
=
+
+
*
2
2
r
2
2
v
h
g
p
p
st
total
*
+
*
*
+
=
r
r
h
g
*
*
r
2
2
v
*
r
n
h
e
d
v
R
*
=
h
g
p
*
*
r
=
3
2
1
A
A
A
=
=
3
2
1
F
F
F
=
=
h
T
Vicos. m2/s
# Re
2 C
0,0008896
73
6 C
0,0005310
122
40 C
0,0000680
951
45 C
0,0000534
1210
50 C
0,0000427
1514
55 C
0,0000346
1868
60 C
0,0000284
2276
80 C
0,0000145
4458