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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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Nociones generales de fluido y
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]
Nociones generales de fluido y
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
Nociones generales de fluido y
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
Nociones generales de fluido y
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
Nociones generales de fluido y
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
Nociones generales de fluido y
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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Nociones generales de fluido y
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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Ecuación de continuidad
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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Ecuación de continuidad
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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Ecuación de continuidad
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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Ecuación de continuidad
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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Ecuación de Bernoulli
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
Ecuación de Bernoulli
Presión manométrica