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INSTRUMENTACIÓN DE PROCESOS I


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Nociones generales de fluido y

otras sustancias

Líquido (incompresibles): Se caracteriza por tener un

volumen constante si la temperatura y la presión son

constantes, tienen una superficie libre que los limita

cuando están contenidos en un recipiente, y en general se

les considera incompresibles.

Densidad = 1 Densidad > 1 Densidad < 1


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otras sustancias

Gases: Se caracterizan por ocupar todo el volumen del

recipiente que los contiene, no posee superficie libre

limitante, son compresibles.

GAS IDEAL

Gas Real: ExistenVariaciones de masa en cada sector del recipiente


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Densidad(): Es la relación existente entre la masa (m) deuna sustancia y el volumen que ocupa (Vol).

NOTA: 1kg m = 2,2046 lb m

Masa: Cantidad de materia de un cuerpo (escalar)

[g m] ó [kg m] ó [lb m]

Peso: fuerza que ejerce la gravedad sobre la masa de un cuerpo.(vectorial)

[dina] ó [Nw] ó [poundal]


otras sustancias

333 pie

mlbó

m

mkgó

cm

mg

volumen

masa

cgs mks inglés


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Peso específico ( ): Es la relación entre el peso (w) y la

unidad de volúmen de un cuerpo (Vol)

Siendo:

w = m.g

m = .Vol


otras sustancias

Volw

= .g

333 pie

poundaló

m

Nwó

cm

dina


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Densidad relativa (G, adimensional): Es la relación

entre la densidad propia de la sustancia y lo considerado

como patrón según su estado.

líquidosOH

sust

2

G


otras sustancias

gasesaire

sustG

3cm

mgOH

m

mkg10001

32

33 m

mkg

cm

mg3aire 293,110x293,1


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Viscosidad ( ): Es la propiedad de un fluido de oponerse

a las deformaciones tangenciales o fricción existente

entre las capas adyacentes del fluido.

dydvabsoluta


otras sustancias

VmáxV1

V2

dy

= Esfuerzo cortante

Nota: Si la fricción es despreciable se dice que el fluido es ideal

222 ft

s poundaló

m

s Nwó

cm

sdinaUnidadesde abs


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Viscosidad cinemática ( c): Es la relación entre la

viscosidad absoluta y la densidad.

absc


otras sustancias

2cm

s.Dina1 poise1

2absoluta cm

sdina

2s

cmmg1Dina1

Usualmente se trabaja en centipoise, cp = Poise/100

scmó

sm

22

1 stroke

Usualmente se trabaja en centistoke, cs = stoke/100


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otras sustancias

Fluido Newtoniano

dv/dy

dv/dy

Fluido No Newtoniano


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Ecuación de continuidad

Líneas de Flujo: Son las trayectorias seguidas por una partícula de volumen (dv) en un fluido móvil

Flujo de fluido estacionario: Fluido ideal (viscosidad tiende a cero)

Un fluido se mueve de forma estacionaria, si dos partículas colocadasen diferentes líneas de flujo están dotadas de igual velocidad

v1v2v3

v4

v1= v2= v3= v4

Estacionario si:


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Ley de conservación de la masa: La masa no puede sercreada ni destruida sólo se puede transformar.

Deducción de ecuación de continuidad:

v1

v2

v2 A1

L1

L2

Estado 1:

Vol1=A1.L1 = A1.v1.t

Estado 2:

Vol2=A2.L2 = A2.v2.t

Por conservación de la masa:

1.A1.v1.t = 2.A2.v2.t

A2


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Deducción de ecuación de continuidad:

v1

v2

v2 A1

L1

L2 A1.v1 = A2.v2

Si A1>A2 v1 < v2

Siendo las densidades constantes

= 1 = 2

Q1= Q2 Caudal o Flujo volumétrico

A temperatura constante

A2


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La ecuación de continuidad es valida para fluidos reales

A1

L1

L2

1

v

2v

Implicaciones de la ecuación de continuidad:

Siendo A1 = Di2 / 4 y A2 = D2

2 / 4

2

2

1

1

2

D

D

v

v


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Si hay cambio de temperatura:

t

mQg

t

mQg

Flujo másico


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Nº de Reynolds

El número de Reynolds (NR ), es un número adimensional que

relaciona las propiedades físicas del fluido, su velocidad y la

geometría del ducto por el que fluye y esta dado por:

abs

R

vDi N

c

R

vDi N

ó

OSBORNE REYNOLDS (1883)

NR < 2100 Flujo Laminar

2100 < NR < 4000 Flujo de transición

NR > 4000 Flujo Turbulento


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Régimen de flujo:

Laminar:

Turbulento:

Vmáx

Nº de Reynolds

Comportamiento del fluido a

distintas velocidades


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Ecuación de Bernoulli

Establece que la energía total de un fluido ideal (viscosidad

cero) es igual a una constante

Z1

Z2

Al pasar del estado 1 al 2,se produce un trabajo neto


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Ejemplo: Dado el siguiente tanque, determine la presión de

fondo (P2 = Pf )

Patm

h = cteLíquido de

densidad

Pf = ?


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zzzg2

vv

g

p p12

2

2

2

121

P1 = Patm P2 = Pf

Z1 = h

Z2 = 0

v1 = v2 = 0

hg

p p f atm pf = patm + gh

pfg = gh = h


Presión manométrica

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