Resistencia hidráulica: pérdidas de presión en los componentes
Un problema de la hidráulica es la caída de presión en los tubos y componentes del circuito hidráulico. Cada tubería, cada componente inhibe el flujo de volumen tan pronto como el aceite fluye. La relación entre la caída de presión y el caudal volumétrico se define como resistencia hidráulica. El valor de esta resistencia depende principalmente del tipo de flujo en la tubería (laminar o turbulento). Para determinar la resistencia hidráulica y, por lo tanto, la pérdida de presión, primero hay que analizar las condiciones de flujo:
Hidráulica - Diferencia entre flujo laminar y turbulento
¿Cuál es la diferencia entre flujo laminar y turbulento?
Flujo laminar:
El flujo laminar se encuentra cuando la velocidad del flujo de fluido puede considerarse lenta. El fluido fluye en capas paralelas con el aceite pasando más rápido en el centro de la tubería.
El líquido encuentra la fricción en la pared de la tubería y, por lo tanto, es el más desacelerado. Entre medias, las distintas capas de aceite se deslizan unas sobre otras. El resultado es un perfil de velocidad parabólico en la tubería.
Flujo turbulento:
El flujo turbulento se produce cuando aumenta el caudal volumétrico. El flujo laminar se ve perturbado por vórtices que generan flujos en diferentes direcciones. A altas velocidades de flujo, estas turbulencias pueden aumentar hasta tal punto que el flujo se comporta de forma completamente caótica.
Para determinar cuándo un flujo de fluido pasa de laminar a turbulento, se puede utilizar el llamado número de Reynolds (llamado así por el físico Osborne Reynolds). El número de Reynolds tiene en cuenta la densidad del fluido, el caudal, la viscosidad y la geometría del flujo (por ejemplo, el diámetro de la tubería).
Ilustración de un flujo en una sección transversal de tubería reducida
Suponiendo que las tuberías y mangueras tienen superficies internas redondas y lisas, el sistema hidráulico asume los siguientes valores para el número de Reynolds: Recrítico a aprox. 2200 ... 2300 En caso de que
Re <Recrit => Flujo laminar
Re> Recrit => Flujo turbulento
Determinar la resistencia hidráulica
La resistencia hidráulica es la resistencia al flujo que se produce debido al volumen que fluye a través de los componentes hidráulicos (como tuberías, válvulas, etc.).
Caída de presión por resistencia hidráulica
En el caso de un flujo laminar, la diferencia de presión Δp es proporcional al caudal volumétrico Q a lo largo de una determinada sección de tubería. Así, la resistencia al flujo R puede determinarse fácilmente:
R = Δp / Q Ec. 1
En un flujo turbulento, la diferencia de presión aumenta cuadráticamente con el volumen de flujo:
Δp ~ Q2
Determinar la resistencia hidráulica
Para simplificar, el flujo en la tubería se considera laminar hasta que la componente turbulenta aumenta hasta tal punto que domina (intersección de las dos curvas). A partir de este momento, el flujo pasa de laminar a turbulento. Si quieres determinar la resistencia mediante la ecuación 1, la secante se inserta aquí.