Hidráulica: Fundamentos y Principios

Hidráulica

• Estudia el comportamiento de los fluidos, tanto en reposo como en movimiento.
• Las dos ramas principales son la hidrostática (fluidos en reposo) y la hidrodinámica (fluidos en movimiento).
• La densidad absoluta es la cantidad de masa por unidad de volumen (kg/m³).
• La densidad relativa se calcula comparando la densidad de una sustancia con la del agua.
• La densidad del agua es de 1000 kg/m³.
• La densidad del aire es de 1.29 kg/m³ (a condiciones normales).
• La densidad del mercurio es de 13,600 kg/m³.
• La presión es la fuerza ejercida sobre una superficie (Pa, bares, m.c.a.).
• 1 atm equivale a 101,325 Pa.
• 1 bar equivale a 10 metros de columna de agua.
• El principio de Pascal establece que un cambio de presión aplicado a un fluido en reposo se transmite uniformemente en todas las direcciones.
• La presión hidrostática se calcula como P = p * g * h, donde p es la densidad del fluido, g es la gravedad y h la altura del fluido.
• La presión aumenta con la profundidad en un fluido.
• La presión también aumenta con la densidad del fluido.
• El principio de continuidad establece que el caudal de un fluido en un sistema cerrado es constante en todas sus secciones: Q = S * V.
• El caudal es la cantidad de fluido que pasa por una sección en un tiempo determinado (m³/s o l/min).
• El teorema de Bernoulli establece que en un flujo ideal, la suma de la presión, la energía cinética y la energía potencial es constante a lo largo de una línea de corriente.

Fluidos en Tuberías y Accesorios

• El flujo en tuberías puede ser laminar (ordenado) o turbulento (caótico).
• El número de Reynolds superior a 4000 indica un flujo turbulento.
• Las pérdidas de carga en tuberías se ven afectadas por el diámetro de la tubería, la longitud, rugosidad de la pared y la velocidad del flujo.
• Mayor diámetro implica menor pérdida de carga.
• Las pérdidas de carga se calculan con la ecuación de Darcy-Weisbach.
• Las bombas pueden ser centrífugas o de desplazamiento positivo.
• Las bombas centrífugas convierten energía mecánica en cinética.
• El caudal y la presión aumentan en una bomba centrífuga.
• La presión de la bomba se relaciona con la altura de elevación.
• Un espumógeno mezcla agua con aire para generar espuma que extingue incendios.
• Las espumas tienen diferentes tipos (baja, media, alta expansión).
• Ventajas: sofocación del fuego, menor consumo de agua y reducción de temperatura.
• Conexión del sistema CAF (Compressed Air Foam) que inyecta aire comprimido en una mezcla de agua y espumógeno.

Propiedades de los Fluidos

• El peso específico de un fluido es el peso por unidad de volumen (N/m³).
• El peso específico se calcula multiplicando la densidad por la gravedad.
• El peso específico del agua es de 9810 N/m³.
• Mayor profundidad significa mayor presión.
• La tensión superficial es la fuerza por unidad de longitud que mantiene unidas las moléculas en la superficie de un líquido.
• La temperatura afecta la viscosidad de los fluidos en diferentes formas.
• Existen tipos de presión (absoluta, relativa, manométrica).
• La presión de vapor es la presión a la que un líquido y su vapor están en equilibrio.
• La cavitación se produce cuando la presión del líquido baja por debajo de la presión de vapor.
• La forma del recipiente no afecta la presión en un fluido.
• Los vasos comunicantes indican que la altura de un líquido en varios recipientes conectados es la misma.