Conceptes de Mecànica de Fluids i Aplicacions
Enviado por Programa Chuletas y clasificado en Tecnología Industrial
Escrito el en catalán con un tamaño de 7,87 KB
Règims de Corrent
Règims de corrent: Flux laminar (estacionari o no), flux turbulent (estacionari).
Flux laminar (x < 2000): Les diferents partícules del fluid es mouen seguint trajectòries paral·leles formant capes o làmines.
Flux turbulent (x > 2000): Igual però sense formar res.
Flux estacionari: Un flux ho és quan en un determinat punt de la massa fluida la velocitat de les partícules que hi passen és constant.
Nombre de Reynolds: Nombre adimensional donat pel quocient entre les forces d'inèrcia (F = m·a) que tendeixen a ocasionar turbulències i les forces degudes a la viscositat que les esmorteeixen. Re = Fi/Fm. Canonades circulars -> Re = (v·d·ρ)/μ o Re = v·d/viscositat.
Velocitat de l'aigua per mantenir el flux laminar: Canonades d'aspiració i descàrrega 1,5-2,5 m/s i canonades de pressió 2,5-5 m/s.
Cabal: Quantitat de fluid que travessa una secció donada per unitat de temps.
Equació de continuïtat: A1·V1 = A2·V2 = constant.
Equació de Bernouilli: ρ·g·h + p + 1/2·ρ·v2 = constant.
Potència Hidràulica: Energia de pressió per unitat de temps. P = p·V/t = p·qv.
Expressió del rendiment d'una màquina hidràulica: Pc = p·qv/rendiment.
Pèrdua de càrrega: Disminució de la pressió d'un líquid en circular per un conducte. Poden ser primàries o secundàries.
Primàries: Tenen lloc en un flux uniforme: pèrdues de superfície en el contacte fluid-canonada, fregament entre capes de fluid o partícules.
Secundàries: Pèrdues de forma produïdes als estrenyiments o expansions de corrent, colzes, vàlvules, etc.
Equació de Torricelli: v2 = √(2gh). Dedueix la velocitat de sortida a l'atmosfera del líquid sense considerar les pèrdues.
Cabal teòric de sortida d'un orifici / cabal pràctic: Qr = K·Qt = K·Av = K·A·√(2gh).
Tub de Pitot: Dos tubs coaxials doblegats en angle recte de manera que un dels braços sigui paral·lel al corrent del fluid. v = √(2C·Δp/ρ).
Tub de Venturi: Dispositiu per mesurar el cabal d'un fluid que circula en una canonada. q = A1·√[2(p1-p2)/ρ(D14/d24)-1].
Llei de Boyle-Mariotte: A temperatura constant, el volum ocupat per una massa gasosa és inversament proporcional a la seva pressió. p1·v1 = p2·v2 = constant.
Llei de Gay-Lussac: A pressió constant, el volum ocupat per qualsevol gas perfecte és proporcional a la seva temperatura absoluta. V1/T1 = constant; p1·v1/T1 = constant.
Com emmagatzemar energia potencial en un gas: Comprimint l'aire en un dipòsit o caldera d'aire comprimit. W = Ep = p·V.
Potència proporcionada per l'aire comprimit: Potència d'emmagatzemament.
Compressors
Són mecanismes rotatius moguts per motors elèctrics o tèrmics de combustió interna, la funció dels quals és aspirar aire a pressió atmosfèrica i comprimir-lo a una pressió més elevada.
Característiques: el cabal subministrat i la pressió.
Classificació: compressors volumètrics i compressors dinàmics.
Compressors volumètrics: La pressió s'aconsegueix mitjançant la reducció de l'espai que conté l'aire a la pressió atmosfèrica (compressors alternatius i rotatius).
Compressors dinàmics: La compressió s'aconsegueix mitjançant la transformació de la velocitat de l'aire aspirat a pressió (turbocompressors).
Característiques dels turbocompressors: Subministren un gran cabal de fluid a baixa pressió, per això en pneumàtica gairebé no s'utilitzen.
Actuadors Pneumàtics
Són receptors que transformen l'energia pneumàtica de l'aire comprimit en treball mecànic per a l'accionament de màquines i mecanismes (cilindres, actuadors de gir, motors pneumàtics).
Cilindres pneumàtics: Són actuadors de moviment rectilini alternatiu que transformen l'energia continguda en l'aire comprimit en treball mecànic (de simple efecte, doble efecte, especial) (W = P·A·L).
Cilindre de simple efecte: Té una entrada de pressió i desenvolupa l'esforç en un únic sentit, el desplaçament de l'èmbol degut a la pressió de l'aire comprimit té lloc en un únic sentit.
Cilindre de doble efecte: L'aire comprimit exerceix la seva acció en les dues cambres del cilindre, d'aquesta manera pot realitzar el treball en els dos sentits del moviment.
Actuadors de gir: Són elements emprats o utilitzats quan es necessita un accionament angular. Els seus paràmetres bàsics són el parell i l'angle girat.
Motors pneumàtics: Transformen l'energia pneumàtica en energia mecànica de rotació, són insensibles a la calor, la pols, la humitat, les vibracions. Són molt adequats en ambients explosius (parell i revolucions).
Bombes Hidràuliques
Són elements destinats a convertir l'energia mecànica en hidràulica, provocant el moviment del fluid al llarg de les conduccions de la instal·lació (hidrodinàmiques i hidrostàtiques).
Bombes hidrodinàmiques: Funcionen generalment mitjançant la força centrífuga. El fluid, a través de l'eix, és expulsat cap a l'interior per mitjà d'un element que gira a gran velocitat (bombes tipus turbina). S'utilitzen per traslladar fluids en aplicacions en les quals la resistència al moviment és petita, ja que la pressió que poden donar és petita, però poden moure grans cabals de líquid.
Bombes hidrostàtiques: Són les que subministren la mateixa quantitat de líquid a cada cicle o revolució de l'element de bombament, independentment de la pressió del circuit (oscil·lants i rotatives).
Característiques de les bombes:
Pressió de treball: És el valor nominal de pressió màxima contínua de treball per a una velocitat determinada.
Cabal: És el producte de la cilindrada, multiplicat pel nombre de cicles o revolucions per unitat de temps.
Rendiment volumètric: És la relació entre el cabal real i el cabal teòric.
Bombes d'engranatges externs: Produeixen cabal en transportar el fluid entre les dents de dos engranatges perfectament acoblats.
Bombes de paletes: Representen un altre tipus de bomba hidràulica hidrostàtica, i pot ser de cabal fix o variable. Treballen a pressions entre 0 i 140 bar a velocitats de 500 i 3000 rpm.
Bombes de pistons: Són bombes hidrostàtiques rotatives que utilitzen el principi de les bombes oscil·lants per produir cabal (pistons axials i pistons radials).
Diferència: És la disposició dels pistons respecte de l'eix de la bomba; en les radials va en sentit del radi de gir i en les axials va en sentit de l'eix de gir.
Motors hidràulics: Són elements que transformen l'energia hidràulica en mecànica rotativa (motors de pistons, d'engranatges i de paletes).