Unidad 3 Caudal y Presión

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• Esta unidad tiene como propósito:– Evaluar el concepto de caudal o flujo volumétrico.– Distinguir el efecto de generación de presión para

un flujo en movimiento.

Propósito

CAUDAL

• FLUJO VOLUMÉTRICO:(Q)

DEFINICIÓN USADA PARA FLUIDOS EN MOVIMIENTO QUE SE REFIERE AL VOLUMEN DE FLUIDO (V) QUE SE TRANSPORTA EN EL TIEMPO (t).

AL ESTAR LA VÁLVULA DE BOLA CERRADAEL FLUJO VOLUMÉTRICO ES CERO.

AL ABRIR LA VÁLVULA SE MIDE QUE 40LITROS DE FLUIDO SE HAN DEPOSITADOEN 5 MINUTOS ; ENTONCES EL FLUJO ESDE 20LITROS / 5MINUTOS = 4l/min=4lpm.t

VQ

CONTINUIDAD• POR CONTINUIDAD; PARA FLUIDOS INCOMPRESIBLES, EL CAUDAL ES EL

PRODUCTO DE LA VELOCIDAD POR EL ÁREA.

Q VÁSTAGO DEL ÉMBOLO =Q

BOMBAHIDRAÚLICA

M Q

Q descarga

Q ÉMBOLO =Q

Ddescarga

D succión

Q= V x A

CONTINUIDADCONCLUSIONES:

• EL CAUDAL ES EL MISMO EN LA LÍNEA DE SUCCIÓN QUE EN LA LÍNEA DE DESCARGA.

• LA VELOCIDAD EN LA LÍNEA DE SUCCIÓN ES MENOR QUE EN LA LÍNEA DE DESCARGA.

• EL CAUDAL QUE FLUYE EN LA TUBERIA ES IGUAL AL QUE FLUYE EN LA ZONA DEL ÉMBOLO DEL CILINDRO.

• LA VELOCIDAD DEL FLUIDO EN LA TUBERIA ES MAYOR QUE EN LA ZONA DEL ÉMBOLO EN EL CILINDRO.

VELOCIDADES RECOMENDADAS EN TUBERIAS DE SISTEMAS HIDRAÚLICOS

VELOCIDAD

Líneas de Succión v< 1,5 m/s

Líneas de Retorno a Tanque v< 3,0 m/s

Líneas de Presión v< 5,0 m/s

Velocidad de los actuadores v< 1,0 m/s

CAUDAL EN UNA BOMBA O MOTOR EN REGIMEN CONTINUO

• UNA BOMBA O MOTOR TIENE UNA

CARACTERÍSTICA GEOMÉTRICA

IMPORTANTE LLAMADA

DESPLAZAMIENTO VOLUMÉTRICO

DV DEFINIDA COMO EL VOLUMEN

DE FLUIDO QUE SE DESPLAZA EN

UNA REVOLUCIÓN.

EL CAUDAL (Q) DEUNA BOMBA (O

MOTORHIDRAÚLICO) QUE

GIRA nREVOLUCIONESPOR MINUTO ES:

Q = DV x n

DESPLAZAMIENTO VOLUMÉTRICOAPLICACIONES

• EL DESPLAZAMIENTO VOLUMÉTRICO DV ES SINÓNIMO DE TAMAÑO O VOLUMEN.

• UNA BOMBA PEQUEÑA TIENEN UN DV PEQUEÑO E IMPULSA POCO CAUDAL Y UNA

BOMBA GRANDE TIENE UN DV GRANDE E IMPULSA GRAN CAUDAL.

MEDICIÓN DE CAUDAL

• PARA MEDIR CAUDAL ES RECOMENDABLE EMPLEAR CAUDALÍMETROS.

TIPOS DE CAUDALÍMETROS

5 4 03

nQ

TURBINAS DEMEDICIÓN

Q 2=k P

p

p1 p 2

DIAFRAGMA

GENERACIÓN DE LA PRESIÓN

AL ESTAR LA VÁLVULA DE BOLACERRADA LA PRESIÓN ES MÁXIMA

(ZONA DE ALTA PRESIÓN) Y ESGENERADA POR LA RESISTENCIA.

ZONA DE ALTAPRESIÓN

ZONA DE BAJAPRESIÓN

RESISTENCIA

LA PRESIÓN SE ORIGINA CUANDO EL CAUDAL ENCUENTRA UNA RESISTENCIA A SU DESPLAZAMIENTO.

FUNCIÓN DE LA BOMBA HIDRAÚLICA

ENVÍA CAUDAL AL SISTEMA

BOMBA10 l/min

VÁLVULADE

SEGURIDAD

0 bar

VÁLVULAAPERTURA-CIERRE

FUNCIÓN DE LA VÁLVULA DE ESTRANGULAMIENTO

BOMBA10 l/min

VÁLVULADE

SEGURIDAD

30 barESTRANGULAMIENTO

GENERA RESISTENCIA AL PASO DEL FLUIDO.

FUNCIÓN DE LA VÁLVULADE SEGURIDAD

BOMBA10 l/min

60 bar VÁLVULAAPERTURA-CIERRE

VÁLVULADE

SEGURIDAD

APERTURA, AL VALOR EN PRESIÓN, AL QUE HA SIDO REGULADA.

CAMINOS ALTERNATIVOS CON RESISTENCIAS DIFERENTES, EN PARALELO.

OFRECE UNA RESISTENCIAEQUIVALENTE A 10 BAR

10 bar

BOMBA

OFRECE UNA RESISTENCIAEQUIVALENTE A 30 BAR

OFRECE UNA RESISTENCIAEQUIVALENTE A 50 BAR

B

A

C

CUANDO LOS CAMINOS ALTERNATIVOS EN PARALELO OFRECEN RESISTENCIAS DIFERENTES EL FLUIDO TOMA EL CAMINO DE MENOR RESISTENCIA.

CAMINO CON RESISTENCIAS DIFERENTES, EN SERIE.

B

40 bar OFRECE UNA RESISTENCIAEQUIVALENTE A 30 BAR

BOMBA

OFRECE UNA RESISTENCIAEQUIVALENTE A 10 BAR

C

CUANDO HAY SOLO UN CAMINO CON DIVERSAS RESISTENCIAS, LAS RESISTENCIAS EVALUADAS EN TÉRMINOS DE PRESIÓN SE SUMAN.

CAÍDA DE PRESIÓN

40bar 10bar

p=p 1-p 2

p= kv2

LA CAÍDA DEPRESIÓNDEPENDEPRINCIPALMENTE DE LAVELOCIDAD CONQUE CIRCULA ELFLUIDO.

• CUANDO UN FLUIDO PASA POR UN PUNTO RESTRINGIDO; SE PRODUCE UNA DIFERENCIA DE PRESIÓN (CAÍDA DE PRESIÓN) DONDE LA PRESIÓN DE SALIDA, EN EL SENTIDO DE LA CORRIENTE, ES MENOR QUE LA PRESIÓN DE ENTRADA.

PÉRDIDAS EN FUNCIÓN DEL CAUDAL

PÉRDIDAS EN FUNCIÓN DELCAUDAL

CAUDAL ( Q )

PÉRD

IDAS

(

p )

0

20

40

60

80

100

120

0 1 2 3 4 5 6 7

• LA CAÍDA DE PRESIÓN ES SINÓNIMO DE ENERGÍA PERDIDA. POR EFECTOS DE LAS CAÍDAS DE PRESIÓN SE CONDICIONAN LOS DISEÑOS, TAMAÑOS, FORMAS, ETC.