Fundamentos de Hidrodinámica: Principios, Flujos y Equipos Hidráulicos

Hidrodinámica

La hidrodinámica estudia la dinámica de los fluidos, considerando la velocidad, la presión del flujo y los gastos del fluido.

Teorema de Bernoulli

Define cómo se comporta un fluido a lo largo de una línea de corriente. Un fluido ideal que circula por un circuito cerrado posee una energía constante a lo largo de su recorrido. Consta de tres componentes:

• Energía cinética: Energía producida por la velocidad de un fluido.
• Energía potencial gravitacional: Energía producida por la altitud de un fluido.
• Energía de flujo: Energía que contiene un fluido debido a la presión.

Ecuación: (v²/2) + (P/ρ) + (g · h) = constante

Viscosidad

Es la oposición de un fluido a las deformaciones tangenciales. Todos los fluidos presentan cierto grado de viscosidad.

Flujo laminar y flujo turbulento

• Régimen laminar: Se caracteriza por un movimiento ordenado de las partículas con una trayectoria definida.
• Régimen turbulento: Se caracteriza por un movimiento caótico de las partículas donde la trayectoria no está definida.

Número de Reynolds

Es un número adimensional utilizado en la mecánica de los fluidos para determinar el régimen de flujo.

Pérdida de carga

Es la pérdida de energía dinámica debido a la fricción de las partículas del fluido.

Sistemas y Equipos Hidráulicos

Válvulas

Mecanismos que sirven para regular el flujo de fluidos. Se clasifican en:

• Válvulas disipadoras de energía: Tipo Howell-Bunger, utilizadas en prensas y centrales hidroeléctricas; también incluye la válvula tipo aguja.
• Válvulas de control y paso: Válvula de bola, válvula tipo mariposa y válvula de pie (comunes en acueductos).
• Sistemas de riego: Válvula para hidrante, válvula antirretorno y válvula de pie.

Golpe de ariete

Es el aumento brusco de la presión de agua dentro de una tubería. Se produce cuando se cierra repentinamente una canilla o una válvula.

Bombas

Son convertidores de energía que transforman la energía mecánica en energía cinética, generando presión y velocidad en el fluido. Se clasifican en tres tipos:

• De émbolo alternativo.
• De émbolo rotativo.
• Rotodinámicas.

Turbinas

Son máquinas cuyo fluido no sufre un cambio de densidad. Se dividen en:

• Turbina de acción: No sufren un cambio de presión a través de su paso por el rodete.
• Turbina de reacción: Sufren un cambio de presión a través de su paso por el rodete.
• Turbina a vapor: El fluido puede sufrir un cambio de fase al paso del rodete.
• Turbina a gas: No se produce un cambio de fase al paso del rodete.