TEMA 5 (1TEMA 5 (1ªª Parte) Parte) DINÁMICA DE LOS LÍQUIDOS REALES

• Concepto de pérdida de carga.

•Tipos y dimensiones físicas de las pérdidas de carga.

• Teorema de Bernouilli generalizado.

• Suministro o absorción de energía en un sistema. (potencia real de una máquina hidráulica)

•Ejemplo de aplicación.

Enxeñeria do Medio Forestal .E.E.T.F. de Pontevedra. Profesor.: Enrique Martínez Chamorro.

Los líquidos reales se diferencian esencialmente de los perfectos por la existenciade tensiones tangenciales entre las partículas fluidas, tensiones debidas a la existencia de la viscosidad. Esto provoca distintas velocidades en las venas líquidas.

A su vez, la presión contra las paredes de la tubería junto con la velocidad del agua respecto a tales paredes hacen aparecer fuerzas de rozamiento siempre en sentido contrario al del movimiento.

Además de esto, el propio movimiento, con su turbulencia, provoca choquesentre las moléculas, lo que también es causa de pérdidas de energía o carga (parte

de la energía mecánica del líquido se ha transformado en calor y la temperatura).

Si bien esta energía no ha desaparecido. para los efectos prácticos de la corrientelíquida se ha perdido ya que no puede recuperarse: es energía mecánica transforma-da en calor

Concepto de pérdida de carga.

Tipos y dimensiones físicas de las pérdidas de carga. 1/3

En los cálculos hidráulicos se consideran dos tipos de pérdidas de carga:

1°. Las debidas al rozamiento a lo largo de la conducción.(Perdidas de carga Continuas)

2°. Las producidas en las singularidades de las tuberías o piezas especiales talescomo codos, derivaciones,válvulas de retención,contadores,filtros, estrechamientos,

etc. (Perdidas de carga Singulares)

Toda pérdida de carga es energía perdida, por consiguiente su dimensión física esla de la energía.

Las perdidas de carga también pueden dividirse desde el punto de vista de un manejo práctico:

•Pérdida de carga total, que es la suma de todas las pérdidas de carga,medidas en metros, que ha habido entre el origen de la conducción y el punto que se considera.

•Pérdida de carga unitaria, que es la relación entre la pérdida de carga total habida entre dos puntos y la longitud real existente entre los mismos puntos.

Esta expresión de pérdida de carga no tiene dimensiones; es un número, que se representa por la letra J

Tipos y dimensiones físicas de las pérdidas de carga. 2/3

•Si la conducción se compone de varios tramos de longitudes desiguales, conuna J diferente en cada uno de ellos, la pérdida de carga total será:

Tipos y dimensiones físicas de las pérdidas de carga. 3/3

Teorema de Bernouilli generalizado

En base a todo lo anterior podemos enunciar el Teorema de Bernouilli generalizado a los líquidos reales como la siguiente expresión:

En este caso el Perfil hidráulico tiene el siguiente aspecto

Perdida de carga del punto “2” al “3”

Suministro o absorción de energía en un sistema. 1/2

Aun sistema hidráulico se le puede suministrar energía mediante una Bomba; o bien extraer energía mediante una Turbina.

La ecuación de Bernouilli generalizada con las perdidas de carga por rozamientoy con suministros o absorciones de energía mediante bombas o turbinas, respectivamente, se expresaría :

Suministro o absorción de energía en un sistema. 2/2

la energía suministrada por la(s) bomba(s) (Hb) menos la energía absorbida por la(s) turbina(s) es igual a la energía final más las pérdidas de carga

totales habidas entre los puntos inicial y final.

La potencia suministrada por la bomba es.:

Potencia real de una máquina hidráulica 1/2

pero debido a las ineludibles pérdidas de carga en los diversos elementos del conjunto hidráulico de la bomba, pérdidas en la entrada, en la propia bomba, en el motor,etc., la potencia realmente consumida será:

Potencia real de una máquina hidráulica 2/2

Análogamente, la potencia absorbida por una turbina será, teniendo en cuenta suspérdidas de energía:

La figura 5.6 representa una conducción de agua que parte de un gran embalse cuya superficie libre del aguase halla en la cota 150 m., con una tubería de 0,5 m. de diámetro, atraviesa un río mediante un acueducto, aumenta su diámetro a 0,7 m. y entrega el agua aun canal.

Ejemplo de aplicación