Fundamentos de Fluidos, Termodinámica y Sistemas de Transmisión

Principios de la Dinámica de Fluidos

Tipos de Flujo

El flujo laminar se produce a bajas velocidades, mientras que el flujo turbulento se produce a velocidades elevadas, generando remolinos.

Principio de Pascal

La presión ejercida sobre un fluido incompresible y en equilibrio dentro de un recipiente de paredes indeformables se transmite con igual intensidad en todas las direcciones y en todos los puntos del fluido.

Ecuación de Bernoulli (Principio de Conservación de la Energía)

La ecuación de Bernoulli nos dice que, para un fluido circulando por un conducto cerrado, la energía que posee permanece constante a lo largo de su recorrido.

Efecto Venturi

Un tubo de Venturi es un dispositivo que consiste en un conducto que se estrecha en una sección (sección menor). Como el caudal se conserva, al pasar por el estrechamiento, la velocidad del fluido aumenta y, consecuentemente, su presión desciende.

Cavitación

La cavitación es el fenómeno de formación de burbujas de vapor o gas en el seno de un líquido en movimiento. Ocurre cuando la presión en alguna zona del líquido desciende por debajo de su presión de vapor.

Cambios de estado de la materia

• Fusión
• Vaporización
• Sublimación
• Sublimación inversa (o deposición)
• Condensación
• Solidificación

Termodinámica y Leyes de los Gases

Procesos Termodinámicos Fundamentales

En termodinámica, los procesos más importantes son:

• Procesos Isotérmicos: Se realizan a temperatura constante.
• Procesos Isobáricos: Se realizan a presión constante.
• Procesos Isócoros (o Isométricos): Se realizan a volumen constante.
• Procesos Adiabáticos: No se produce transferencia de calor con el entorno.

Sistemas Termodinámicos

Los sistemas termodinámicos se pueden clasificar en:

• Aislados: No intercambian ni masa ni energía con el entorno (ejemplo: un termo).
• Cerrados: No transfieren masa, pero sí energía (calor, trabajo, etc.).
• Abiertos: Transfieren tanto masa como energía con su entorno.

Ley de Boyle-Mariotte

Establece que el producto de la presión y el volumen es constante para una misma masa de gas a temperatura constante.

Ley de Charles

A presión constante, el volumen ocupado por una masa de gas es directamente proporcional a su temperatura absoluta. Es decir, a mayor temperatura (T), mayor volumen (V).

Ley de Gay-Lussac

Estableció la relación entre la temperatura absoluta y la presión de un gas cuando el volumen es constante.

Ley de Avogadro

Estableció que volúmenes iguales de dos gases, a la misma presión y temperatura, deben contener el mismo número de moléculas.

Punto de Rocío

El punto de rocío es la temperatura a la que el aire debe enfriarse para alcanzar la saturación de vapor de agua.

Sistemas Neumáticos e Hidráulicos

Neumática

Ventajas

• No tiene riesgo de incendio.
• El aire se comprime y transporta con facilidad.
• No ensucia y provoca pocas averías.
• Ofrece una respuesta rápida y es una tecnología económica.

Desventajas

• El aire debe ser tratado (filtrado, lubricado).
• Su instalación puede ser cara.
• Puede ser un sistema ruidoso.

Tipos de Compresores

• Alternativos: de pistón, de diafragma.
• Rotativos: de paletas, de tornillo.

Unidad de Mantenimiento

Compuesta por: lubricador, regulador y filtro.

Partes de un Depósito Acumulador

• Válvula de vaciado
• Válvula limitadora de presión
• Termómetro y manómetro
• Presostato
• Válvula de cierre del depósito
• Intercambiador de calor

Tipos de Válvulas

• De apertura y cierre
• Antirretorno
• De estrangulación
• Reguladoras de caudal unidireccional
• De purga rápida
• Selectoras
• De simultaneidad

Hidráulica

Componentes de un Sistema Hidráulico

• Depósito
• Conductos
• Filtro
• Bomba
• Intercambiador de calor
• Acumulador
• Elementos de distribución, control y actuadores

Tipos de Bombas

• Rotativas
• De pistón
• De engranajes

Sistemas de Transmisión Automotriz

Tipos de Embrague

• De fricción
• Centrífugos (por contrapesos)
• Hidráulicos
• Electromagnéticos
• Cerámicos
• Hidroneumáticos
• Bidiscos
• Multidiscos
• De cono

Funcionamiento del Embrague Automático

La centralita recibe datos de la palanca de cambios, el régimen de giro del motor y la situación del acelerador. Con esta información, la centralita determina el embrague y desembrague del cambio, calculando el resbalamiento necesario para que la maniobra sea progresiva.

Embrague Hidráulico

Ventajas

• Ausencia de desgaste: duración ilimitada, mayor que la vida útil del vehículo.
• Menos vibraciones por torsión.
• Arranque muy suave.

Inconvenientes

• Mayor consumo de combustible.
• Mayor coste económico.
• Necesidad de acoplar una caja de cambios automática.

Funcionamiento a Ralentí

A ralentí, si existe un par resistente, este actúa sobre los dientes de los engranajes y no permite la maniobra del cambio de velocidades.

Funcionamiento del Convertidor de Par

1. Motor a ralentí: El flujo de aceite no tiene fuerza para hacer girar la turbina, quedando el sistema como un embrague desacoplado.
2. Aceleración: El flujo de aceite desde la bomba hace girar la turbina, transmitiendo par al cambio. El reactor multiplica dicho par (hasta x3).
3. Fase de acoplamiento: Al subir la velocidad, el convertidor reduce el factor multiplicador y el reactor deja de actuar. Las fuerzas de entrada y salida se igualan, y cuando la relación es 1:1, el convertidor queda como un embrague hidráulico.

Anulación del Convertidor de Par (Lock-up)

Cuando se alcanza la fase de embrague (relación de par 1:1), el convertidor trabaja con pérdidas relativamente elevadas por resbalamiento (aproximadamente un 3%), transmitiendo el 97% del giro del motor. Para evitarlo, se activa un embrague de anulación que crea una conexión mecánica directa.