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Clases Para Toda La Unidad Sistemas Hidricos E Hidraulicos Guido Artaza 759
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Clases Para Toda La Unidad Sistemas Hidricos E Hidraulicos Guido Artaza 759

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Clase Tecnologia Escuela Tecnica Octavo Quinta Monteros Tucuman Argentina Sistemas Hidrico e Hidraulicos

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  • 1. SISTEMAS Hídricos e Hidráulicos By Guido
  • 2. Dispositiva en blanco Contenidos
    • Video “Maravillas Modernas: El Agua”
    • Librito de Teoría
    • Actividades Interactivas
    • Experiencias
    Dispositiva en blanco
  • 3. Fluidos I Sistemas hídricos e hidráulicos Otro fluido: El aire Materiales para siste- mas hídricos, hidráuli-cos y neumáticos El agua se presenta en cantidades abundantes en la naturaleza. Sin embargo no siempre es fácilmente aprove-chable por el hombre. Los mares son salados y muchas veces las corrientes de agua no se comportan como uno quisiera .Es el caso de las inundaciones. Por eso es necesario domesticar las aguas.. Y para ello el hombre se valió de técnicas y productos tecnológi-cos que le permitieran esta tarea de domesti-cación. En esta unidad aprenderemos qué son y cómo se comportan los sistemas hídricos e hidráulicos y sus primos, los sistemas neumáticos. C o n t e n i d o s Guido Artaza [email_address] 1 9 1 9 22 I n t r o d u c c i ó n G u i d o A r t a z a
  • 4. los fluidos 1 Fluidos Son aquellas sustancias que pueden fluir (desplazarse, correr) y adoptan la forma del recipiente que los contiene, como los líquidos y los gases. Los gases son compresibles (se pueden comprimir) y los líquidos son prácticamente incompresi-bles (no se pueden comprimir). Ejemplos de fluidos : agua, aceite, la sangre, gas de las garrafas, helio, hidrógeno, etc. El Agua El agua es un fluido abundante en la naturaleza y esencial para la vida humana, animal y vegetal. Sin agua, es imposible la vida. Composición química del agua Una molécula de agua se compone de dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno enlazados juntos como pequeños imanes. Cuando muchas moléculas de agua se unen podemos ver el agua, beberla, usarla. Propiedades físicas y químicas del agua Propiedades Físicas: El agua pura es incolora, inodora, insípida, y mala conductora de la electricidad. El punto de congelación del agua en la escala de Celsius es de 0ºC mientras que el punto de ebullición es de 100ºC .El agua es la única sustancia que aumenta su volumen al congelarse. Propiedades químicas: El agua es la sustancia que mayor cantidad de sustancias puede disolver, por esto suele llamársela como "el solvente químico universal”. Tiene alta capacidad calórica, el agua es el medio más adecuado y favorable para varias reacciones químicas. 1 2 G u i d o A r t a z a G u i d o A r t a z a Actividad 1 Actividad 2
  • 5. los fluidos ¿En qué estados o fases puede encontrarse el agua? El agua existe en tres estados: sólido, líquido y gaseoso. Si se calienta el agua en estado sólido, llega un momento en que se transforma en agua en estado líquido. Este proceso recibe el nombre de fusión . El punto de fusión es la temperatura que debe alcanzar una sustancia sólida para fundirse. El punto de fusión del agua pura es 0 °C a la presión atmosférica normal. Si calentamos el agua en estado líquido, se transforma agua en estado gaseoso (vapor de agua). Este proceso recibe el nombre de vaporización . Cuando la vaporización tiene lugar en toda la masa de líquido, formándose burbujas de vapor en su interior, se denomina ebullición . El punto de ebullición del agua es 100 °C a la presión atmosférica normal. El agua en la naturaleza la podemos encontrar en lagos, ríos, nubes, ríos subterráneos, lluvia, nieve, etc. Para pasar de un estado -líquido, sólido o gaseoso- a otro o para trasladarse de un lugar a otro -desde el mar a la montaña por ejemplo- se necesita energía. *La energía solar produce la evaporación del agua de la superficie y la vuelve gaseosa pasando a formar nubes. *La gravedad terrestre hace caer la lluvia y correr los ríos desde las zonas más altas a las más bajas. Distribución del agua la Tierra Menos del 1% del agua existente sobre la Tierra puede usada como agua potable 3 4 G u i d o A r t a z a G u i d o A r t a z a Actividad 3 Actividad 4 Actividad 5 Actividad 6
  • 6. los fluidos Ciclo del agua Uso social del agua El hombre utiliza el agua para: Alimentación, riego, higiene, recreación, ornamentación, enfriar equipos industriales… 5 6 G u i d o A r t a z a G u i d o A r t a z a
  • 7. los fluidos ...y también para su aprovechamiento energético: Piedra de moler granos Hace siglos se comenzó a aprovechar la energía generada por el movimiento del agua. Las represas hidro-eléctricas aprove-chan la energía del agua para mover las turbinas que trans-forman la energía cinética (que tiene relación con el movimiento) del agua en energía mecánica y luego, eléctrica. Este tipo de energía es limpia y no acaba mientras siga fluyendo el agua. 7 8 Embalse El Cadillal G u i d o A r t a z a G u i d o A r t a z a
  • 8. Sistemas hídricos e hidráulicos 2 Sistemas hídricos e hidráulicos Los sistemas hídricos e hidráulicos permiten aprovechar el agua con diversos fines. SISTEMAS HÍDRICOS Definición: Los Sistemas Hídricos son una parte del Sistema Tecnológico cuyo objetivo es la adecuación artificial del agua para satisfacer las necesidades de una sociedad. Estas necesidades pueden ser: a) bebida e higiene de personas, animales y viviendas, riego de plantas, b) defensa y protección de sistemas productivos y de asentamientos humanos ante situaciones de catástrofe por inundaciones, lluvias torrenciales, etc. y c) la preservación de fuentes de agua antes y después del aprovechamiento, etc. Por extensión se utiliza la denominación para cualquier sistema con cualquier líquido. Técnicas Hídricas Almacenamiento o contención, transporte, distribución, regulación, captación, potabilización, filtrado, aspersión, etc. Analizaremos los conceptos de Almacenamiento y Transporte Almacenamiento Uno de los primeros desafíos de la tecnología tuvo que ver con la posibilidad de almacenar o contener agua para contar con ella en épocas de sequía o escasez de lluvias, por ejemplo. El almacenamiento de agua permite disponer de la misma en todo momento en que sea necesario. A los lugares en los que se almacena se les denomina depósitos. Ejemplos de productos tecnológicos que sirven para el almacenamiento de agua : tanque de agua domiciliario, depósito de agua del baño (mochila), dique, represa, etc. Ejemplos de técnicas de almacenamiento: llenado de un camión cisterna, llenado de una represa en un ingenio azucarero, llenado de un tanque de agua domiciliario, llenado de una piscina, etc. sistemas hídricos 9 10 G u i d o A r t a z a G u i d o A r t a z a Actividad 7 Actividad 8
  • 9. Transporte Para trasladar el agua de un lugar a otro, es necesario aplicar técnicas de transporte. Ejemplos de productos tecnológicos que sirven para el transporte de agua: mangueras, caños para agua fría y caliente, canaletas para techos de zinc, etc. Ejemplos de técnicas de transporte: “pasamanos” o cadena entre vecinos para acarrear agua para apagar un incendio, desagote de un tanque de agua domiciliario para su posterior limpieza, elevación de agua desde un depósito situado en la planta baja de un edificio hacia otro depósito situado en el piso más alto mediante un dispositivo de bombeo, etc. Utilización de energía externa La gravedad ejerce una fuerza atrayente hacia abajo que es posible aprovechar en los sistemas hídricos o bien, por el contrario, que es necesario contrarrestar. ¿Cómo elevar agua desde una pileta a una pecera que está a un metro de altura? En este último caso se requiere una fuente de energía externa que permita cumplir con esta función de contrarrestar la gravedad. La energía puede ser obtenida de muy diversas maneras: Sistemas hídricos e hidráulicos sistemas hídricos A mano utilizando energía de nuestro cuerpo Con una bomba utilizando energía eléctrica 11 12 G u i d o A r t a z a G u i d o A r t a z a Actividad 9 Actividad 10 Actividad 11
  • 10. Sistemas hídricos e hidráulicos sistemas hídricos Dispositivos de elevación y retención Válvulas Existen dos tipos: Válvulas de retención : Son dispositivos que permiten el paso del agua en una dirección pero lo evitan en la dirección contraria. Símbolo de la válvula de retención Válvulas de regulación: Son dispositivos que sirven para regular cuándo queremos que salga agua y cuándo no. Por ejemplo: la canilla. Símbolo de la válvula de regulación Bombas Una bomba es un sistema mecánico o electromecánico que sirve para elevar el agua contrarrestando la fuerza de la gravedad o bien cuando las cañerías son muy largas y están dispuestas horizontalmente o con un declive insuficiente. Existen muchos tipos de bombas. Aquí hablaremos de los dos tipos fundamentales: las de tipo estático y las de tipo dinámico. Bombas de tipo estático Trabajan en dos momentos: Momento 1: absorción o aspiración La válvula de entrada está abierta y la de salida, cerrada impidiendo el ingreso de aire o eventualmente agua por el tanque superior Válvula de entrada abierta Válvula de salida cerrada Jeringa aspirando 13 14 G u i d o A r t a z a G u i d o A r t a z a Actividad 12 Actividad 13 Actividad 14
  • 11. Sistemas hídricos e hidráulicos sistemas hídricos Momento 2: expulsión Ejemplos de bombas de tipo estático: La válvula de entrada está cerrada y la de salida, abierta. El agua asciende por la presión de la jeringa Jeringa expulsando Válvula de salida abierta Válvula de entrada cerrada Bombas de tipo dinámico Aquellas en las que el movimiento de algunas de las partes permiten cambio de velocidad del líquido. No hay cambio de volumen del depósito momentáneo como en las estáticas. Realizan el movimiento siempre en el mismo sentido. Ejemplo de bombas tipo dinámico: bombas centrífugas : En la bomba centrífuga la hélice se mueve según el movimiento giratorio que produce el motor. Este produce vacío aspirando el agua y enviándola al caño superior. 15 16 G u i d o A r t a z a G u i d o A r t a z a Actividad 15 Actividad 16
  • 12. Sistemas hídricos e hidráulicos sistemas hidráulicos Se necesita poca fuerza para levantar el automóvil La presión es la misma en todo el sistema A1<A2 F1<F2 Freno Hidráulico Ejemplo 2: Central hidroeléctrica. el agua cae de cierta altura a un nivel inferior lo que provoca el movimiento de ruedas hidráulicas o turbinas SISTEMAS HIDRÁULICOS Definición: Los Sistemas Hidráulicos son los que utilizan el agua u otro líquido como medio de transmisión de energía , para multiplicar fuerzas (Ej.: freno hidráulico), así como para transformación de la energía (Ej.: Central hidroeléctrica) Ejemplo 1 : Prensas hidráulicas, gatos hidráulicos, pistones, elevadores hidráulicos, frenos hidráulicos, dirección, hidráulica, etc. El principio físico utilizado es el Principio de Pascal: La Turbina: Se encarga de trasformar la energía cinética del agua en mecánica y transmitirla a través de su eje al alternador El alternador genera una corriente de alta intensidad y baja tensión Entrada de agua Salida de agua 17 18 http://recursostic.educacion.es/secundaria/edad/4esofisicaquimica/4quincena4/4q4_ejercicio_resuelto_4c_frenos.htm G u i d o A r t a z a G u i d o A r t a z a Actividad 17 Actividad 18 Actividad 19
  • 13. 3 Sistemas hídricos e hidráulicos sistemas hidráulicos Técnicas hidráulicas: Almacenar, transportar, transmitir, regular, distribuir, retener, etc. (Son similares a las técnicas hídricas pero el objetivo que se busca es diferente. En los sistemas hidráulicos también se usan bombas y válvulas.) Diferencia entre sistemas hidráulicos y sistemas hídricos: Los sistemas hidráulicos utilizan el agua u otro líquido como un medio físico para transmitir o transformar la energía, mientras que en los sistemas hídricos el agua es un principio y un fin en sí mismo. Sistema Hidráulico Sistema Hídrico Energía Energía Agua Agua Otro fluido: el aire Los sistemas que utilizan aire u otros gases en vez de líquidos para transmitir energía se denominan sistemas neumáticos. Propiedades físicas del aire: a) Baja densidad (1,18 kg/m3 del aire frío y seco). b) No tiene volumen definido. c) Ejerce presión sobre el recipiente que lo contiene. d) se expande y contrae con la temperatura o la presión. e) a muy alta presión puede hacerse líquido. Propiedades químicas del aire: El aire está compuesto de N (nitrógeno) , O (oxígeno), CO2(dióxido de carbono) entre otros gases. El oxígeno participa en la combustión y en la respiración de los seres vivos. El dióxido de carbono es utilizado por las plantas para la fotosíntesis. Usos del aire comprimido: Martillos neumáticos, pistolas de pintar, prensas neumáticas, apertura y cierre de puertas de autobuses, etc. Sistema de aire comprimido 19 20 G u i d o A r t a z a G u i d o A r t a z a Actividad 20 Actividad 21 Actividad 22
  • 14. 4 Sistemas hídricos e hidráulicos Sistemas neumáticos El compresor Es un elemento importante en los circuitos neumáticos, es el que toma aire, lo comprime y lo envía al depósito para su almacenamiento. Usos Tiene dos aplicaciones : 1) puede utilizarse como compresor, si el depósito cerrado está a la salida. 2)Puede generar vacío, extraer el aire, si el depósito cerrado está a la entrada. Materiales para sistemas hídricos, hidráulicos y neumáticos Metal y Polímeros son los más utilizados. Accesorios: Caños o mangueras, conectores (codos, uniones, “T”, adaptadores, etc), materiales auxiliares para unión(selladores como litergirio para caños galvanizados, selladores para caños plásticos para agua fría y caliente, pegamentos para caños de PVC de desagüe, materiales metálicos para soldadura de caños de plomo y aleación de bronce) Un plomero soldando caños con soplete en una instalación domiciliaria 21 22 G u i d o A r t a z a G u i d o A r t a z a Actividad 23
  • 15. Sistemas hídricos e hidráulicos Sistemas neumáticos Un caño de ½ pulgada de diámetro con 2 derivaciones de distintos diámetros Llaves de paso Llave de paso Conectores derivación o “T” Mangueras Codos Uniones 23 24 G u i d o A r t a z a G u i d o A r t a z a Fin Actividad 24 Distintos tipos de uniones en hierro galvanizado y plástico Conector derivación o “T” Un conector L de acero galvanizado y otro en material plástico para conexiones de gas y agua respectivamente”
  • 16. Contenidos Volver a Contenidos Hacer click aquí para volver a contenidos
  • 17. Situación de resolución de problema Ayuda: Funcionamiento de la válvula de 4 estados ¿ Cómo elevar agua desde el recipiente A hacia el B con los elementos dados ?
    • Elementos
    • Jeringa, trozos de manguera y unión en forma de “T” (con válvula de 4 estados incorporada) conectados como se señala en la figura (El sistema se entrega armado).
    Válvula 4 estados A B Al cambiar la posición de la válvula cambian, también, las direcciones posibles de circulación, según indican las flechas: Volver a pág 12 Volver a Contenidos
  • 18. Bomba tipo estático
    • Válvula de entrada
    G u i d o A r t a z a G u i d o A r t a z a Válvula de salida continúa
  • 19. Bomba tipo estático
    • Válvula de entrada
    G u i d o A r t a z a G u i d o A r t a z a Válvula de salida volver
  • 20. Ejemplo de sistema Hidráulico continúa
  • 21. Ejemplos de Sistemas Hidráulicos Volver
  • 22. Volver a Contenidos Actividades interactivas
    • Actividad 1
    • Actividad 2
    • Actividad 3
    • Actividad 4
    • Actividad 5
    • Actividad 6
    • Actividad 7
    • Actividad 8
    • Actividad 9
    • Actividad 10
    • Actividad 11
    • Actividad 12
    • Actividad 13
    • Actividad 14
    • Actividad 15
    • Actividad 16
    • Actividad 17
    • Actividad 18
    • Actividad 19
    • Actividad 20
    • Actividad 21
    • Actividad 22
    • Actividad 23
    • Actividad 24
    Actividades Interactivas
  • 23. Volver a Contenidos