Resumen curso de hidráulica básica: Introducción. Fluidos. Presión. Presión atmosférica. Unidades de presión. Aparatos de medida. Leyes fundamentales de la hidrostática. Hidrodinámica. Leyes fundamentales de la Hidrodinámica. Presión estática y presión dinámica. Pérdida de carga. Golpe de ariete. Mecánica de fluidos. Estática y dinámica de fluidos. Efecto Venturi. Nociones básicas de hidrostática e hidráulica. Caudal, velocidad del agua en tuberías y conductor. Presión. Pérdida de carga.
NOCIONES BÁSICAS DE HIDROSTÁTICA E HIDRÁULICA
CURSO DE HIDRÁULICA BÁSICA PARA BOMBEROS
LOS FLUIDOS
Líquido: todo fluido cuyo volumen adopta la forma del recipiente que lo contiene (es decir, volumen constante-forma variable).
Los líquidos y los gases reciben la denominación de fluidos, porque presentan propiedades semejantes, derivadas del comportamiento de sus moléculas, cuya movilidad hace que los fluidos tomen la forma del recipiente que los contiene y fluyen por los orificios que éstos puedan tener.
- Los líquidos tienen volumen constante
- Los gases tienen volumen variable.
PRESION
Presión: es la fuerza ejercida por un peso sobre una superficie determinada:
Presión＝Peso en kilogramos／Superficie en cm²
El efecto de una fuerza cualquiera sobre una superficie depende del área de esta superficie.
En los líquidos y gases esta presión será: la que efectúan las fuerzas de éstos sobre las paredes de los recipientes que las contienen o de los conductos por los que circulan.
Importante: En los fluidos la presión se transmite por igual en todas direcciones.
El aire: mezcla de gases diferentes, principalmente nitrógeno (un 78 % aproximadamente) y oxígeno (alrededor del 21 %).
Atmósfera: la masa de aire que rodea la Tierra y determina, a causa de su peso, una presión sobre los cuerpos situados en la superficie terrestre.
Presión atmosférica: fuerza por unidad de superficie ejercida por la atmósfera sobre los cuerpos situados en la superficie de la Tierra.
Valor de la presión atmosférica: medido al nivel del mar, es equivalente a la presión que hace una columna de mercurio de 760 mm, o bien una columna de agua de 10 metros ó 1 bar.
Para medir la presión: se utilizan manómetros que miden según las siguientes unidades:
Vacunómetros: En el caso de que las presiones sean inferiores a la atmosférica.
Presión hidrostática: la presión que se ejerce en un punto cualquiera de un líquido debido al propio peso de este.
Principio de Bernoulli: dentro de un flujo horizontal de fluido, los puntos de mayor velocidad del fluido tendrán menor presión que los de menor velocidad.
Cavitación: fenómeno que se produce en un conducto por el que circula un fluido, generalmente agua, donde se forman espacios vacíos, normalmente en lugares donde la velocidad es elevada y la presión está por debajo de unos valores determinados. Estos espacios vacíos provocan la formación de burbujas de vapor que modifican la corriente del fluido, volviendo a subir la presión. Entonces estas burbujas desaparecen y se producen unas sobrepresiones puntuales.
Presión estática: Se define como el cociente entre la fuerza que realiza un líquido o gas y el área o superficie sobre la que se aplica. En el caso de un líquido en un recipiente de superficie de la base A y altura H la presión estática sobre el fondo sería p g H (o y H).
Presiones manométricas: las presiones debidas únicamente al líquido.
Presión absoluta: suma de la presión manométrica más la atmosférica.
Altura manométrica: Es la distancia vertical h entre un punto de un líquido y la superficie libre expuesta a la atmósfera. Esta altura no varía aunque la columna no sea vertical, no influyendo tampoco la forma del recipiente.
Presión y altura negativas: Sólo pueden entenderse como presiones negativas en el caso de presiones manométricas, pero nunca con presiones absolutas en el que el cero es el vacío y no se puede obtener una presión inferior. Se dice que una presión manométrica es negativa cuando en cierto punto la presión es menor que la atmosférica.
Las alturas: sean negativas o positivas se miden en metros de columna de agua (m.c.a.) o en centímetros de columna de agua (cm.m.a.) También se pueden medir en milímetros de mercurio (mmHg). La unidad de sistema internacional es el Pascal.
CAUDAL O GASTO
El caudal o gasto de un orificio o tubería: es la cantidad de líquido que circula durante la unidad de tiempo.
Caudal: es el producto de la sección del tubo de corriente por la velocidad del fluido en la misma:
Q＝ડ • V
Se mide en metros cúbicos por minutos u horas o en litros por segundo, minuto u hora.
Un caudal de 1 m³／minuto＝1.000 litros／minuto, ó 60 m³／hora.
El caudal nominal de una bomba: es el caudal expresado en metros cúbicos por hora; normalmente múltiplo de 30, que es capaz de realizar a una presión mínima de 10 atm., medida en el colector de impulsión de la bomba y a una altura geométrica de aspiración de 6 m. de longitud de mangote de aspiración y un filtro colador.
MOVIMIENTO DE LOS LÍQUIDOS POR TUBERIAS
Principio de Pascal: en los sistemas hidráulicos, la presión aplicada a un líquido contenido en un recipiente, se transmite con la misma intensidad a cualquier otro punto del líquido.
Para una presión dada: el caudal del líquido que circula por una tubería sin derivaciones es el mismo en toda su longitud.
De la expresión del caudal Q = S x V: se desprende que en una tubería en la existen estrechamientos, la velocidad de circulación del líquido es mayor en los puntos en que es mas pequeña la sección. Así pues, a la mitad de sección (no de diámetro) corresponde doble de velocidad.
En una tubería horizontal que presente un estrechamiento se conectan tubos abiertos verticalmente en sus paredes que actúan de manómetros, se observará que el tubo colocado en la porción más estrecha de la tubería presenta una altura de agua inferior al de la parte más ancha, por ser allí menor la presión.
Efecto Venturi: la presión que ejerce un líquido en los distintos puntos de una conducción de sección variable es menor en los estrechamientos.
Pérdidas de carga:
En su recorrido por una conducción los líquidos están sometidos a una resistencias o rozamientos en la pared y unas pérdidas de energía en las válvulas, codos, llaves de paso y cambios de sección.
Los rozamientos y pérdidas de energías del líquido en su circulación se manifiestan en unas pérdidas de presión, estas perdidas de presión, que varían en el mismo sentido que el caudal se llaman pérdidas de carga.
Golpe de ariete: Sobrepresión que aparece en una tubería o manguera al varias bruscamente el caudal.
Cebado de bomba: Operación que consiste en llenar de agua el cuerpo de bomba y el mangote de aspiración eliminando el aire que lo ocupa.
Alturas de aspiración:
El agua que debe circular por la instalación de aspiración estará sometida a la depresión creada por la bomba y a la presión atmosférica que actúa sobre la superficie del agua en el extremo sumergido, pero esta presión atmosférica es equivalente a una columna de agua de 10 m.
Por tanto, SOLO SERA POSIBLE CEBAR UNA BOMBA ASPIRANTE CUANDO LA ALTURA DE ASPIRACION QUE ES LA DIFERENCIA DE NIVEL ENTRE EL CUERPO DE BOMBA Y LA SUPERFICIE DEL AGUA (NO EL NIVEL DEL FILTRO COLADOR) SEA TEORICAMENTE IGUAL O INFERIOR A 10 METROS.
En la practica esta altura de aspiración no deberá pasar de 6 metros con una instalación de aspiración de 8 a 10 metros.
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