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Mecánica de los fluidos
1) Propiedades de los fluidos. Fluidos Newtonianos y No newtonianos.
Propiedades: densidad, peso especifico. Compresibilidad, tensión superficial, presión de vapor y viscosidad. Un fluido
es una sustancia que se deforma cuando es sometida a un esfuerzo cortante. (Esfuerzo cortante: la componente de la fuerza
tangente a la superficie)
F. Newtonianos: es cuando existe una relación lineal entre el gradiente de la velocidad y el esfuerzo.
F. no newtoniano: es cuando no existe una relación lineal entre la magnitud del esfuerzo cortante aplicado y la tasa de deformación
resultante.
2) Tensión Superficial. Explicación del fenómeno y expresiones utilizadas.
Las partículas que están en la capa superior de un líquido poseen exceso de energía en relación a aquellas que se encuentran en el
interior. La tensión superficial actúa como una película separando los medios. Es decir, se manifiesta solamente en líquidos en una
interfaz líquido gas. Las fuerzas entre moléculas son iguales en todas las direcciones y como consecuencia, ninguna fuerza neta es
ejercida. Sin embargo, tienen una resultante que es la que mantiene la forma de la gota, la gota suspendida en una varilla y limita el
tamaño de la gota que puede ser sostenida. También desempeña un papel importante cuando 2 líquidos inmiscibles – agua y aceite
– se mezclan.
Las unidades son: long. N/m
3) Presión de vapor. Explicar fenómeno de cavitación y ejemplifique.
Es la presión parcial ejercida por las moléculas de vapor en la superficie. Depende de la temperatura. Al colocar una pequeña
cantidad de liquido en un recipiente cerrado, una cierta fracción de el se evaporara. Esta termina cuando se alcanza el equilibrio
entre los estados líquido y gaseoso de la sustancia. La presión de vapor es les la presión producida por las moléculas en estado
gaseoso.
En los líquidos, cuando ingresan a una bomba que la presión de succión en la entrada de la bomba es demasiado baja, se forman
burbujas en el fluido como si hirviera. Este fenómeno se llama cavitación. Se produce cuando la presión es inferior a la presión de
vapor. La cavitación puede ser muy dañina cuando el líquido con burbujas es transportado a zonas de alta presión, dado que se
producen picos de presión local que dañan las paredes del tubo y/o hélices de un barco o bomba.
4) Concepto de presión en un punto. relación con el peso específico y unidades.
P=F/A
Fuerza de compresión normal infinitesimal dividida por el área infinitesimal sobre la que actúa.
La densidad de una sustancia es la masa que corresponde a un volumen de unidad de dicha sustancia. Densidad: m/v (Kg./m3)
El peso específico vincula al peso por unidad de volumen, que se define como el cociente entre el peso P de un cuerpo y su
volumen. Su unidad es N/m3.
La presión en un punto en una columna hidráulica es igual al peso específico del líquido multiplicado por la altura de la columna.
Presión: PA, Bar, ATM.
5) Viscosidad, explicación del fenómeno, leyes, gráficos, unidades y tipos de fluidos.
La viscosidad es la resistencia u oposición del fluido a la deformación tangencial. Si no tiene viscosidad, se trata de un fluido ideal.
Ley de Newton: F: s.(mu.).dv/dx. Indica que cuando las capas de un liquido deslizan entre si, la resistencia al movimiento depende
del gradiente de la velocidad dv/dx y de la superficie.
Viscosidad dinámica (Mu), es el coeficiente de proporcionalidad entre la tensión de corte y la relación entre velocidad y
distancia de superficie.
T(tau): u. v / h; siendo u la viscosidad dinámica (N.S/m2; Pa.s; Kg/m.s)
La velocidad va variando progresivamente de capa en capa. Si la velocidad relativa de desplazamiento es nula, también lo Serra la
viscosidad.
Viscosidad cinemática (v), es la relación entre la viscosidad dinámica y la densidad del fluidos. V: u / d. (m2/s; ft2/s)
Cualquier fluido que se comporte como la ecuación T: u.v/h se lo denomina fluido newtoniano. La viscosidad dinámica es solo
función de la condición del fluido, en particular de la temperatura. Puede ser el agua, el aceite, gasolina, benceno. Si no cumple con
dicha ecuación, el fluido no es newtoniano.
6) Definir el parámetro que determina la estabilidad de un cuerpo flotante, explicando cada uno de sus términos.
Un cuerpo se considera estable si regresa a su posición original después de habérsele dado un giro pequeño sobre un eje horizontal
Flotabilidad: un cuerpo ya sea sumergido o que flote, experimenta una fuerza hacia arriba igual al peso del fluido que desplaza.
La fuerza de flotación actúa en dirección vertical a través del centroide del volumen desplazado, definido por el principio de
Arquímedes:
Fb: (Ɣ del fluido) . Vol desplazado de fluido
Se requiere que se aplique la ecuación de equilibrio estático en la dirección vertical, suponiendo que el cuerpo permanece en
reposo.
La condición para la estabilidad de los cuerpos flotantes difiere de aquella para los cuerpos sumergidos por completo.
En el primer dibujo vemos una orientación de equilibrio, donde el centro de gravedad esta por encima del centro de flotación. Dicha
línea vertical es conocida como el eje vertical del cuerpo. El segundo dibujo muestra que al girar al cuerpo, el centro de flotabilidad
varía su posición ya que se modifica la geometría del volumen desplazado. La fuerza flotante y el peso producen un par
estabilizados que tiene a regresar al cuerpo a su orientación original, manteniéndose estable el cuerpo.
El metacentro es la intersección del eje vertical cuando esta en posición de equilibrio, con una línea vertical que pasa a través de la
posición nueva del centro de flotación –cuando el cuerpo gira levemente-.
Cuando el metacentro se encuentra por encima del centro de gravedad, se encuentra en equilibrio estable. Cuando el metacentro
se encuentra por debajo del centro de gravedad, se encuentra en equilibrio inestable. Cuando el metacentro y el centro de
gravedad coinciden, se encuentran en un equilibrio neutro.
Analíticamente: se debe calcular la posición del metacentro: distancia del metacentro al centro de flotación es conocida como MB:
MB=I/Vd (momento de inercia sobre el volumen desplazado del fluido)
Si la distancia MB sitúa al metacentro arriba del centro de gravedad, el cuerpo es estable.
Mb = I/Vd – CG
De ser positivo, es estable. Si me da negativo, es inestable.
7) Determinar el empuje y el punto de aplicación de una fuerza sobre una compuerta rectangular plana inclinada de un ángulos
α con respecto a la vertical y que retiene un nivel h de liquido sobre una de sus caras.
A fuerza real se distribuye sobre toda la pared, pero para el análisis se desea calcular la fuerza resultante y el centro de presión. La
presión varía de forma lineal a medida que aumenta la profundidad.
Fr: presión promedio x A
Presión promedio es la que actúa en la mitad del muro, por lo que se calcula haciendo peso especifico del liquido por la altura/2.
Altura (h) es la columna del líquido, o la profundidad del líquido
dF : P dA : (Ɣ).b.z.dz/sen Φ (obtenemos la fuerza)
Luego calculamos el momento
dM : y. dF: z/ sen Φ dz : (Ɣ ).b.z.z / sen Φ dz
Axial obtenemos el momento dado.
Luego, obtenemos la distancia en que se aplica calculando la distancia a la que se aplica la fuerza:
F.y = M al tener F y M, obtenemos la distancia en el eje y donde aplicamos la fuerza.
8) Explicar el procedimiento para determinar el empuje sobre una superficie curva, cuya geometría se conoce, sumergida en un
líquido de Pe, dado y a una profundidad h dada.
Fh= (Ɣ). Ha = (Ɣ) H . (b.R)
Fv=(peso especifico). V = (peso especifico) (∏ R 2/4) b
E = Fv + Fh
La línea de acción de la fuerza resultante ( E ) actúa a través del centro de curvatura de la superficie curva.
La pared vertical ejerce fuerzas horizontales sobre el fluido (F1). La fuerza resultante actúa a una distancia h/3 del fondo de la
pared. Esta fuerza tiene una fuerza opuesta, de igual magnitud, con lo que no tendrá efecto en la superficie curva (F2= - F1) (todo
esto sobre la parte “rectangular” de la pared)
Fr = √(Fv) 2 + (Fh) 2
9) Escribir la ecuación que determina el número de Reynolds y explicar su aplicación.
Se utiliza para determinar el coeficiente de fricción en el diagrama de Moody. Con dicho valor puedo calcular las perdidas por
fricción: J fricción: f . (L/D) (V2 / 2g)
Re = (V. L ) / ѵ
V: velocidad
L: longitud – diámetro
Ѵ: viscosidad
El régimen del flujo depende de 3 parámetros: escala de longitud del campo de flujo, escala de velocidad y la viscosidad. Todos
estos parámetros se combinan en el Niro de Reynolds.
Laminar < Re critico < turbulento (Critico 2300)
10) Concepto de presión en un punto de masa liquida y su relación con la profundidad. Unidades
La presión hidrostática en un punto del interior de un liquido es directamente proporcional a la densidad del fluido a una distancia
h, y a la gravedad.
P: d*g*h
Un punto cualquiera de una masa liquida esta sometida a una “p” que es función únicamente de la profundidad a la que se
encuentra el punto. Otro punto a la misma profundidad, dentro del mismo líquido, tendrá la misma presión.
Pa-Pb= Ɣ. ∆h
11) Dibuje y explique el funcionamiento de una instalación para medir diferencias de presión entre 2 ductos que transportan
fluidos distintos, utilizando un manómetro de tubo en U
Se lo conoce como manómetro diferencial, ya que indica la diferencia entre la presión de dos puntos.
Un extremo esta conectado al medio del cual se quiere medir la presión y el otro extremo a la atmosfera.
A la izquierda tenemos el punto A, y a la misma altura del tubo de la derecha colocaremos B. Sabemos que a la misma altura dentro
del mismo liquido, se podrán medir las presiones.
Entonces me quedara Pa + (Ɣ 1).h1 = (Ɣ 1).h + (Ɣ 2)h2 + Pb
12) Calcular el volumen y el Pe de un cuerpo utilizando el concepto de empuje sobre un cuerpo de peso W en el aire, sumergido
en un fluido de Pe1 y peso W1 en el fluido.
Fb: Waire – Wfluido: 9810 N/m3 * V cuerpo sumergido
Waire: (Ɣ cuerpo) * V cuerpo
9810 N/m3 es el peso específico del agua
13) Descripción del movimiento de un fluido. Diferenciar descripción Euleriana y Lagrangiana
Una partícula fluida es una masa elemental de fluido que en un instante determinado se encuentra en un punto del espacio. Dicha
masa elemental debe ser lo suficientemente grande como para contener un gran número de moléculas pero lo suficientemente
pequeña como para poder considerar que en su interior no hay variaciones de las propiedades microscópicas, es decir, que cada
partícula fluida podemos averiguar un valor de estas propiedades.
V= f(x,y,z,t)
A la hora de describir el movimiento de un fluido, tenemos 2 puntos de vista. Una es seguir a cada partícula fluida en su
movimiento, de manera que buscaremos funciones que nos den la posición axial como las propiedades de la partícula fluida en cada
instante (Lagrangiana). Se estudia una partícula genérica, lo cual (x,y,z) varían constantemente pudiéndose determinar la posición
en cada instante. La otra forma es asignar a cada punto del espacio y en cada instante un valor para las propiedades o magnitudes
fluidas sin importar que en ese instante la partícula ocupe ese volumen diferencial (Euleriana). Se fijan coordenadas de un punto y
las partículas que pasan por ese punto en el transcurso del tiempo expresando una velocidad. Con esto, conociendo un punto fijo y
la velocidad de las diversas partículas que pasan por ese punto, forman un continuo. Este punto de vista no está ligado a las
partículas fluidas sino a los puntos del espacio ocupados por el fluido. Se diferencia de la lagrangiana por que esta se interesa por el
estudio de la partícula fluida en cada instante y la euleriana se interesa es por el espacio que ocupa el fluido en cada instante
determinado.
14) Explicar concepto de línea de corriente, tubo de corriente y flujo continuo.
Línea de corriente: las partículas dentro de un flujo siguen trayectorias definidas denominadas “líneas de corriente” Es una línea
continua trazada a través del fluido siguiendo la dirección del vector velocidad en cada punto. Así el vector velocidad es tangente a
la línea de corriente en todos los puntos del flujo. No hay flujo a través de ella, sino a lo largo e indica la dirección que lleva el fluido
en movimiento en cada punto.
Tubo de corriente es una porción del flujo formado por todas las líneas de corriente que cruzan transversalmente una pequeña área
determinada.
Un flujo es continuo si a lo largo del espacio que ocupa el fluido se puede considerar que las propiedades del fluido son funciones
continuas. Las líneas de trayectoria, las líneas fugaces y las líneas de corrientes coinciden.
15) Explicar los conceptos de flujos desarrollados, viscosos, inviscidos, externos.
Flujo desarrollado se entiende hidráulicamente a aquel que tiene el perfil de velocidad constante a lo largo de la longitud de un
conducto.
Viscoso es aquel fluido que sufre efectos de viscosidad (fuerzas de rozamiento) a lo largo de su trayectoria. Si no es viscoso, no hay
Fuerzas externas.
Inviscido: los efectos viscosos no tienen influencia significativa sobre el flujo.
Flujo externo: es aquel en el que las capas límite se desarrollan libremente sin restricciones impuestas por superficies adyacentes.
Por tanto siempre existirá una región de flujo fuera de la capa límite en el que los gradientes de velocidad, temperatura y/o
concentración son despreciables.
16) Explicar los conceptos de flujo laminar y turbulento
Un flujo es laminar cuando sus partículas se mueven a lo largo de trayectorias suaves en láminas o capas, de manera que una capa
se desliza suavemente sobre otra capa adyacente. Este tipo de flujos cumple la Ley de Viscosidad de Newton.
Un flujo es turbulento cuando sus partículas se mueven en trayectorias muy irregulares que causan colisiones entre las partículas,
produciéndose un importante intercambio de cantidad de movimiento entre ellas. La turbulencia establece esfuerzos de cizalla
importantes y causa pérdidas de energía en todo el flujo.
La acción de la viscosidad amortigua la turbulencia en un flujo
Esto se indica a través del número de Reynolds.
Si Re<= a 2000, son flujos laminares.
Si 2000<Re<4000 va cambiando de laminar a turbulento. Por encima de 4000 se considera turbulento.
17) Explicar conceptos de capa límite y su relación con la viscosidad del fluido.
El movimiento de un fluido en cualquier régimen puede asimilarse al de un fluido perfecto salvo en las zonas próximas a las paredes
en que la existencia de grandes gradientes de velocidad hacen que manifiesten de gran manera las fuerzas de viscosidad. La capa
limite es la superficie aerodinámica en la que esta confinada cualquier efecto viscoso. La velocidad en dicha capa es cero, no se
toma en cuenta cuando estudiamos las propiedades generales del flujo alrededor de un cuerpo.
18) Explicar las diferencias entre la ecuación que representa la energía de un flujo y el teorema de Bernoulli.
La ecuación de Bernoulli es un balance de fuerzas sobre una partícula de fluido que se mueve a través de una línea de corriente. La
ecuación de energía es un balance de energías entre los límites de un volumen de control. Esta ecuación permite expresar
intercambios energéticos a lo largo de una corriente de fluido (perdidas por fricción, o bombas que aumentan la energía)
(V12/2g) + (P1/ Ɣ) + z1(g/gc) + W = hf + (V22/2g) + (P2/ Ɣ) + z2(g/gc)
W. medida de la energía que se le suministra al fluido
hf . medida de energía empleada en vencer las fzas de fricción
La ecuación de Bernoulli describe el comportamiento de un fluido a lo largo de una línea de corriente. Expresa que un fluido ideal en
régimen de circulación por un conducto cerrado, la energía que posee el fluido permanece constante a lo largo de su recorrido.
(V12/2g) + (P1/ Ɣ) + Z1 = constante
Se supone que la fricción interna es cero, el caudal es constante, es flujo es incompresible y la ecuación se aplica a lo largo de una
línea de corriente.
En la ecuación general de energía suponemos que no hay variación de energía interna.
19) Ecuación de continuidad. Describir el concepto de flujo. Diferenciar volumétrico de másico.
Flujo volumétrico: volumen de fluido que circula por una sección por unidad de tiempo. Caudal (m3/s)
Flujo másico: masa de fluido que circula por una sección por unidad de tiempo.
dm=(densidad del fluido) . Q
El caudal es constante.
Q = v. A (área) = constante
Si varia (disminuye/aumenta) la velocidad, entonces también varía (aumenta/disminuye) el área.
20) Ecuación de Bernoulli y de continuidad. Determinar el caudal de un fluido de pe que pasa por la tubería de diámetro conocido
utilizando un tubo de Ventura, de geometría dada, midiendo la caída de presión con un manómetro de tubo en “U” con fluido
manometrito. Dibujar instalación.
El manómetro mide la diferencia de presión entre las 2 ramas de la tubería. El desnivel es cero, por lo que Z1 = Z2.
La ecuación de continuidad dice que : Q=v1*A1=v2*A2
Por lo que si el área 1 > área 2; entonces la v2>v1.
Ecuación de Bernoulii queda:
(V12/2g) + (P1/ Ɣ) = (V22/2g) + (P2/ Ɣ)
Se puede obtener la diferencia de presión a través de la lectura del manómetro: p1- p2.
Luego se reemplaza una ecuación (la del caudal) en la otra (Bernoulli) y obtenemos una de las velocidades.
21) Ecuación de Bernoulli. Determinar la velocidad de un fluido de pe que pasa por una tubería de diámetro D conocido utilizando
un tubo de Pitot, midiendo la caída de presión con un manómetro de tubo en “U”, con fluido manometrito. Dibujar instalación y
explicar funcionamiento.
El tubo de Pitot, es utilizado para calcular la presión total, también llamada presión de estancamiento, presión remanente o presión
de remanso (suma de la presión estática y de la presión dinámica). Los manómetros de tubo de Pitot es un instrumento elemental
para la medición de velocidades.
Es como una sonda con una abertura en un extremo ubicado contra la corriente, donde se realiza el denominado punto de remanso,
donde la presión final es nula. La velocidad en dicho punto también es nula, por lo que aplicando la ecuación de Bernoulli, queda:
P2 = P + (1/2)*( Ɣ)*v2
A su vez, según la lectura del manómetro, podemos controlas las presiones que allí indican, teniendo otra ecuación:
P1 – P2= (Ɣ fluido del manómetro)*g*H
De ambas ecuaciones, obtenemos que v = √ (pe manómetro/ Ɣ aire)*2*g*h
22) Explique conceptos involucrados en la teoría de semejanza y de ejemplos de su aplicación
Es aquella teoría que se aplica para el trabajo con modelos a escala en túneles aerodinámicos con el objeto de que el
comportamiento de los mismos sea lo mas cercano posible a como se comportaría en una situación real el objeto en cuestión.
Los criterios fundamentales para establecer la semejanza de un modelo a escala con el objeto real son los números de Reynolds y el
número de Mach. Objetos de estudio pueden ser aviones, vehículos espaciales, puentes y edificaciones.
La semejanza dinámica se obtiene al observar la semejanza geométrica y la dinámica y tener igualdad en el nro de Reynolds y el
numero de Mach. En dichas condiciones, todos los coeficientes aerodinámicos similares son iguales.
23) Escriba la ecuación general de la energía y explique cada uno de sus términos.
El principio de continuidad permite conocer la velocidad en cualquier punto del sistema; Q: v. A.
(V12/2g) + (P1/ Ɣ) + z1 = (V22/2g) + (P2/ Ɣ) + z2
La suma de los 3 terminos de cada lado se lo denomina carga total.
Solo es valida para fluidos incompresibles
Entre las 2 secciones no puede haber dispositivos mecanicos
No puede haber perdidas de energia por friccion o turbulencia
No puede existir transferencia de calor
24) Describir el procedimiento para determinar la potencia de la bomba que alimenta un sistema de transporte de liqido desde un
nivel inferior a un nivel superior y que cuenta con cambios de dirección y otros tipos de accesorios.
(V12/2g) + (P1/Ɣ) + z1 + hA – hR – hL = (V22/2g) + (P2/ Ɣ) + z2
hA : Energía que se agrega al fluido con un dispositivo mecánico como una bomba
hL : Pérdidas de energía del sistema por la fricción en las tuberías, o pérdidas por válvulas y accesorios. hL = K(v2/2g)
hR : justo antes de entrar al motor
Q=A.V
P=F/A
Calculo el caudal (Q), las presiones y las velocidades. Con estos datos aplico la ecuación de la energía entre los 2 extremos
(V12/2g) + (P1/Ɣ) + z1 + Hb = (V22/2g) + (P2/ Ɣ) + z2 + J
Con J: J succión + J descarga
Con Hb calculo PH: Ɣ * Q * Hb
La potencia se define como la rapidez que se realiza el trabajo, o la rapidez con que se transfiere la energía. La unidad de medición
de la potencia es en Watt.
25) Explique las perdidas por fricción y localizadas en una tubería que transporta un fluido dado y los cálculos para su
determinación.
Dada la viscosidad de un fluido, se crea un esfuerzo cortante. Si el flujo es laminar es posible obtener una relación entre la perdida
de energía y los parámetros mensurables del sistema de flujo.
HL = f*(L/D)*( V2 /2g)
Siendo f el factor de fricción que sacamos del diagrama de Moody.
Pérdidas localizadas: K = (Le/D)*Ft
26) Pérdidas por fricción. Explique cómo funciona el diagrama de Moody. Datos de entrada y de salida y zonas del mismo.
El diagrama de Moody representa el factor fricción versus el número de Reynolds, con una serie paramétrica de curvas relacionadas
a la rugosidad relativa D/Ɛ
A la izquierda del gráfico, para números de Re inferiores a 2300, entre 2300 y 4000 no hay curvas (zona crítica entre laminar y
turbulenta). El resto es una familia de curvas para distintos valores de D/Ɛ
- Para un flujo con un nro de Re dado: + rugosidad relativa, - fricción f.
- Para una rugosidad relativa dada: - fricción f, + nro de Re.
- Dentro de la zona de turbulencia, el nro de Re no tiene efecto sobre el factor de fricción
- A medida que + la rugosidad relativa, también se eleva el valor del nro de Re donde comienza la zona de turbulencia completa.
27) Explicar en qué consiste las curvas características de una bomba centrífuga y como se selecciona una bomba, utilizando catálogos
comerciales. Que datos se extraen del diagrama.
El fabricante proporciona curvas en las que se puede ver el diámetro impulsor, NPSH, rendimiento, etc. Los mismos se obtienen
contando con los datos de caudal (Q) y el Hb . Con dicho valores se pasa a otra tabla más específica que proporciona el fabricante. Los
gráficos también informan diámetros de carga y descarga, el tamaño de la carcaza del impulsor, y las RPM del motor. Vincula los distintos
valores de caudales con otros parámetros.
Por ejemplo: 2 x 3 – 10: 2’’ de descarga, 3’’ de succión y 10’’ como tamaño máximo del impulsor a colocar en la carcaza.
Las curvas características nos sirven para determinar parámetros importantes de la misma conociendo su carga total en pies (Hb) y su
caudal. Con estas curvas podremos determinar eficiencia, anpa, la potencia eléctrica e hidráulica, diámetro de succión, de descarga. Etc.
28) Curvas características de una bomba centrifuga. Explicar que variaciones se producen en las mismas al variar P específico y/o la
viscosidad del fluido. Como varía el punto de operación de la misma.
Se realizan dichas curvas con fluidos como el agua o viscosidad similar. Para fluidos con viscosidad más elevada, sucede lo siguiente:
Se incrementa la potencia requerida para impulsar la bomba
Disminuye el flujo entregado contra una carga dada
Por eso baja la eficiencia
Si aumenta la viscosidad, aumenta el rozamiento, pero disminuye el punto de corte y la carga total.
Si aumenta el peso específico, necesitará mayor potencia para impulsar el fluido y disminuirá la carga total.
29) Relacionar la curva de carga de una determinada instalación y las curvas características de una bomba centrífuga. Punto de
funcionamiento, selección de bomba adecuada, relación con el rendimiento, punto de funcionamiento real.
El punto de funcionamiento de la instalación está dado por la intersección de ambas curvas. Para una bomba dada, el funcionamiento en
el seno de la instalación, la curva característica Hm será fija y constante. Si cambia el caudal demandado, la curva resistente varía (Hr) ya
que las pérdidas que dependen del caudal variarán. Así se determinará un nuevo punto de funcionamiento sobre la curva motriz.
Se puede resolver de manera analítica o gráfica:
Analítica: resolver matemáticamente el sistema de ecuaciones
Gráficamente: en un diagrama se representan ambas curvas y se encuentra el punto de corte. Este método es muy común ya que el
fabricante suele entregar una gráfica con la curva característica de la bomba.
30) Bombas centrífugas, explique el concepto de “Altura neta de aspiración positiva” (NPSH). Explique y relacione esto con el
concepto de cavitación.
El ANPA es la diferencia en cualquier punto de un circuito hidráulico entre la presión en ese punto y la presión de vapor del líquido en
dicho punto. El ANPA es un parámetro importante en el diseño dado que si la presión en el circuito es menor que la presión de vapor del
líquido, comenzará a realizar un efecto similar a ebullición (habrá burbujas en el líquido), comenzará a vaporizarse, produciendo el
fenómeno de cavitación. La cavitación puede dificultar o impedir la circulación de líquido y causar daños en los elementos del circuito.
Curvas carga neta positiva de aspiración requerida (NPSHr)-Caudal
31) Describa el concepto de rendimiento de una turbina hidráulica. Unidades involucradas.
Es el cociente entre la energía producida por la misma y la energía disponible. Nos da información también sobre el estado del equipo y
un nivel de deterioro.
32) Aplique la ecuación general de la energía a una instalación que posee pérdidas por fricción, localizadas y una turbina. Explique
cómo determina la potencia de la turbina.
33) Fuerzas debido a fluidos en movimiento. Relación con la cantidad de movimiento.
34) Fuerzas sobre alabes móviles debido a un chorro de fluido de caudal Q. Calculo de la potencia de la turbina.
35) Fuerzas sobre codos de tuberías que transportan fluidos, cálculo de las reacciones de vínculo en los apoyos.
36) Clasificación de las bombas
a) desplazamiento positivo o volumétrico: el principio de funcionamiento está basado en la hidrostática. De modo que el
aumento de presión se realiza por el empuje de las paredes de las cámaras que varían su volumen. Puede dividirse en:
- Bombas de embolo alternativo: existen 1 o varios compartimentos fijos, pero de volumen variable por la acción del
embolo.
- Bombas volumétricas rotativas o roto estáticas: la masa fluida es confinada en uno o varios compartimentos que se
desplazan desde la zona de entrada (baja presión) hasta la zona de salida (alta presión) de la máquina.
( Rotatorias: engranes, aspa, lóbulo, tubo flexible. Recíproca: piston, embolo, diafragma)
b) Cinéticas: el principio de funcionamiento está basado en el intercambio de cantidad de movimiento entre la máquina y el
fluido, aplicando hidrodinámica. En este tipo de máquinas el flujo del fluido es continuo. Estas turbo máquinas hidráulicas generadoras
pueden dividirse en:
- Radiales o centrifugas: el movimiento del fluido sigue una trayectoria perpendicular al eje del rodete impulsor.
- Axiales: cuando el fluido pasa por los canales de los alabes siguiendo una trayectoria contenida en un cilindro
- Mixto: cuando la trayectoria del fluido se realiza en otra dirección entre las anteriores, es decir, en un cono coaxial con
el eje del rodete.
37) Clasificación de compresores
a) Dinámicos (alto caudal, baja presión)
b) Alternativos (Alta presión, bajo caudal)
c) Rotativos
38) Aire comprimido- Calculo del cuadal de aire en condiciones de utilización en planta
39) Usos del vacio. Unidades de medición
40) ANPA. Como calcular que es correcta la bomba?
Se determina un margen mínimo del 10% para la NPSHA (carga de succión neta calculada mínima); es decir:
M = NPSHA - NPSHM
 M: Margen de carga de succión (margen NPSH)
NPSHA > 1,10 x NPSHM
Cálculo del NPSHA
NPSHA = hsp ± hs – hf – hvp
Psp = Presión estática sobre el fluido en el depósito de succión
Hsp = Carga de presión estática (absoluta) sobre el fluido en almacenamiento; se expresa en m.
Hsp = psp / γ
Hs = Diferencia de elevación desde el nivel de fluido en el depósito a la línea central de succión
Hf = Pérdida de carga e la tubería de succión, debido a la fricción y pérdidas menores.
Pvp = Presión de vapor del líquido a la temperatura que se bombea.
Hvp = Carga de presión de vapor del líquido a la temperatura de bombeo expresado en m
Hvp = pvp / γ