Àmbit 11
Xarxes de fluids
Pressió, cabal i les canonades que porten l’aigua allà on cal
Les xarxes de fluids transporten aigua i altres líquids a través de canonades, bombes, vàlvules i dipòsits. Els enginyers les dissenyen perquè cada aixeta, camp o màquina rebi prou cabal a la pressió adequada.
A qui s’adreça
Infants a qui agrada construir amb canonades i aixetes, i estudiants interessats en l’agricultura, les cases i l’abastament d’aigua.
Què aprendràs
- Què és la pressió, i per què l’aigua flueix d’on hi ha més pressió cap a on n’hi ha menys
- Com la longitud, l’amplada i els colzes d’una canonada oposen resistència al flux
- Com els dipòsits, les bombes i les vàlvules emmagatzemen, impulsen i regulen l’aigua
- Com planificar un abastament d’aigua senzill per a diversos usuaris
Experiments d’exemple
-
Eleva un dipòsit d’aigua i observa com canvia la pressió a les aixetes que hi ha més avall.
-
Compara el cabal que passa per una canonada estreta i per una d’ampla.
-
Obre i tanca vàlvules per repartir l’aigua entre dos jardins.
Coses que pots construir
-
Un sistema d’abastament d’aigua per a una escola petita
-
Un sistema de reg per gravetat per a un jardí
-
Un dipòsit que deixa d’omplir-se quan és ple
Aquests exemples mostren el tipus de treball d’aquest àmbit. Les lliçons publicades poden ser diferents.
Què simplifica la simulació
- El flux es calcula per a xarxes de canonades amb regles simplificades, no amb una simulació completa de dinàmica de fluids (CFD).
- L’aigua s’idealitza: es deixen de banda les fuites, les bombolles d’aire i el desgast de les canonades reals.
Tota simulació simplifica la realitat. Saber com ho fa forma part d’aprendre enginyeria.
Relació amb les matèries escolars
Física (pressió), matemàtiques (cabals i mesures), geografia (abastament d’aigua), agricultura
Connexions amb altres àmbits
Les xarxes de fluids es relacionen amb la mecànica (pressió i força), amb els sistemes de control (mantenir un nivell) i amb l’automatització (bombes que s’engeguen i s’aturen).
Bo de saber
Els dipòsits d’aigua elevats s’alcen ben amunt perquè la gravetat, per si sola, creï la pressió que empeny l’aigua per les canonades d’una població.