2presentación nociones_fluidos

7/31/2019 2Presentacin Nociones_fluidos

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INSTRUMENTACIN DE PROCESOS I


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Nociones generales de fluido y

otras sustancias

Lquido (incompresibles): Se caracteriza por tener un

volumen constante si la temperatura y la presin son

constantes, tienen una superficie libre que los limita

cuando estn 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 relacin existente entre la masa (m) deuna sustancia y el volumenque ocupa (Vol).

NOTA: 1kg m = 2,2046 lb m

Masa: Cantidad de materia de un cuerpo (escalar)

[g m] [kg m] [lb m]

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

[dina] [Nw] [poundal]


otras sustancias

333 pie

mlb

m

mkg

cm

mg

volumen

masa

cgs mks ingls


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Peso especfico ( ):Es la relacin entre el peso (w) y la

unidad de volmen de un cuerpo (Vol)

Siendo:

w = m.g

m = .Vol


otras sustancias

Volw

= .g

333 pie

poundal

m

Nw

cm

dina


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Densidad relativa (G, adimensional): Es la relacin

entre la densidad propia de la sustancia y lo considerado

como patrn segn su estado.

lquidosOH

sust

2

G


otras sustancias

gasesaire

sustG

3cm

mgOH

m

mkg10001

32

33 m

mkg

cm

mg3aire 293,110x293,1


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Nw81,9s

mmkg81,9fkg1

2

Gravedad especfica (Gs, adimensional):Es la relacin

entre el peso especfico de la sustancia considerada y el

peso especfico de la sustancia de referencia.

lquidosOH

susts

2

G


otras sustancias

gasesaire

sustsG

3cm

fgOH

m

fkg10001

32 3m

fkgaire 293,1

3cm

dina8OH

m

Nw98101081,9

32

3m

Nwaire 684,12


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

a las deformaciones tangenciales o friccin existente

entre las capas adyacentes del fluido.

dydvabsoluta


otras sustancias

VmxV1

V2

dy

= Esfuerzo cortante

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

222 ft

spoundal

m

sNw

cm

sdinaUnidadesde abs


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Viscosidad cinemtica ( c): Es la relacin entre la

viscosidad absoluta y la densidad.

absc


otras sustancias

2cm

s.Dina1poise1

2absoluta cm

sdina

2s

cmmg1Dina1

Usualmente se trabaja en centipoise, cp = Poise/100

scm

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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Ecuacin de continuidad

Lneas de Flujo: Son las trayectorias seguidas por unapartcula de volumen (dv) en un fluido mvil

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

Un fluido se mueve de forma estacionaria, si dos partculas colocadasen diferentes lneas de flujo estn dotadas de igual velocidad

v1v2v3

v4

v1= v2= v3= v4

Estacionario si:


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Ley de conservacin de la masa: La masa no puede sercreada ni destruida slo se puede transformar.

Deduccin de ecuacin de continuidad:

v1

v2

v2A1

L1

L2

Estado 1:

Vol1=A1.L1 = A1.v1.t

Estado 2:

Vol2=A2.L2 = A2.v2.t

Por conservacin de la masa:

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

A2


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Deduccin de ecuacin de continuidad:

v1

v2

v2A1

L1

L2A1.v1 = A2.v2

Si A1>A2 v1 < v2

Siendo las densidades constantes

= 1 = 2

Q1= Q2Caudal o Flujo volumtrico

A temperatura constante

A2


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La ecuacin de continuidad es valida para fluidos reales

A1

L1

L2

1

v

2v

Implicaciones de la ecuacin 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 msico


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N de Reynolds

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

relaciona las propiedades fsicas del fluido, su velocidad y la

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

abs

R

vDiN

c

R

vDiN

OSBORNE REYNOLDS (1883)

NR < 2100 Flujo Laminar

2100 < NR < 4000 Flujo de transicin

NR > 4000 Flujo Turbulento


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Rgimen de flujo:

Laminar:

Turbulento:

Vmx

N de Reynolds

Comportamiento del fluido a

distintas velocidades


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Ecuacin de Bernoulli

Establece que la energa 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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1112222Edo1EdoNLApLApT

11222Edo1EdoNLFLFT


EpEc)pp(VolT 122Edo1EdoN

2vm2

1Ec )zz(gmEp 21

Siendo Vol1 = Vol2 (lquido)

Sustituyendo ec. 2 y ec. 3 en ec. 1, siendo Vol = m/ y dividiendo entre g,

(1)

(2) (3)

zzzg2

vv

g

pp12

2

2

2

121

Altura ganada por

cambio de presin

Altura ganadapor cambio de

velocidad

Altura totalalcanzada


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Ejemplo: Dado el siguiente tanque, determine la presin de

fondo (P2 = Pf)

Patm

h = cteLquido dedensidad

Pf = ?


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zzzg2

vv

g

pp12

2

2

2

121

P1 = PatmP2 = PfZ1 = hZ2 = 0

v1 = v2 = 0

hg

pp fatm pf= patm + gh

pfg = gh = h


Presin manomtrica

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