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Conceptos básicos. Densidad Es la relación entre la masa y el volumen de un fluido Se expresa como: m / v Sus unidades son: gr / cm 3 = gr / ml kg / lt.

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1 Conceptos básicos

2 Densidad Es la relación entre la masa y el volumen de un fluido Se expresa como: m / v Sus unidades son: gr / cm 3 = gr / ml kg / lt = 1000 kg / m 3 lb / pie 3

3 Conceptos básicos Densidad La densidad de los líquidos a menos que se manejen a presiones muy elevadas no presenta variaciones significativas Los valores de densidad para líquidos se encuentran en tablas La densidad del agua a 14.7 psi es 1 gr / cm 3 ó 1000 kg / m 3 La densidad de los gases depende de la temperatura y presión de operación Para los gases ideales se puede calcular utilizando: P R 0. M. T R 0 = Constante universal de los gases M = Peso molecular del gas

4 Conceptos básicos Densidad relativa Conocida tambien como peso específico Es la relación entre las densidades de dos fluidos diferentes a la misma temperatura Generalmente para líquidos se utiliza el agua a 20 ºC como referencia Para gases se utiliza el aire como referencia a 20 1 atm.

5 Conceptos básicos Densidad relativa Existen escalas de densidad relativa para algunos tipos de productos como: Escala API ( Para derivados del petróleo ) S = / ( ºAPI ) Escala Baumé ( Para productos menos densos que el agua ) S = 140 / ( ºBaumé ) Escala Baumé ( Para productos más densos que el agua ) S = 145 / ( ºBaumé )

6 Conceptos básicos Es conocida tambien como viscosidad dinámica, su simbolo es Expresa la facilidad que tiene un fluido a desplazarse cuando se le aplica una fuerza externa Es decir, es una medida de su resistencia al desplazamiento o a sufrir deformaciones internas Viscosidad absoluta Unidades en el sistema internacional Pa.s = 1 N.s / m 2 = 1 kg / ( m.s ) Unidades en el sistema CGS ( Poise ) cP = 1 Dn.s / cm 2 = 1 g / ( cm. s ) 1 cP = Pa.s

7 Conceptos básicos Viscosidad cinemática Es el cociente entre la viscosidad dinámica de un fluido y su densidad, su simbolo es En el sistema internacional su unidad es: m 2 / s En el sistema CGS su unidad es: stoke = cm 2 / s ( cSt ) ( cP ) ( gr / cm 3 )

8 Conceptos básicos Regímenes de los fluidos VELOCIDAD MEDIA Es el promedio de velocidad en cierta sección transversal, dada por la ecuación de continuidad para un flujo estacionario v = Q v / A v = Q m / ( A. Donde: v = Velocidad media Q v = Flujo volumétrico Q m = Flujo másico A = Sección tranversal

9 Conceptos básicos Es la relación de las fuerzas dinámicas de la masa del fluido respecto a los esfuerzos de deformación ocasionados por la viscosidad. Es una cantidad adimensional dada por: d = diámetro de la tubería V = velocidad del fluido = densidad = viscosidad dinámica o absoluta viscosidad cinemática Regímenes de los fluidos Número de Reynolds

10 Conceptos básicos Regímenes de los fluidos Fluido laminar Se caracteriza por el deslizamiento de capas cilíndricas concéntricas una sobre otra de manera ordenada. La velocidad de fluido es máxima en el eje de la tubería y disminuye rápidamente hasta hacerse cero en la pared de la tubería. Su número de Reynolds es: R e <= 2000 Laminar

11 Conceptos básicos Regímenes de los fluidos Fluido turbulento Se caracteríza por un movimiento irregular e indeterminado de las partículas del fluido en direcciones transversales a la dirección principal de flujo. La distribución de velocidades es más uniforme a través del diámetro de la tubería Su número de Reynolds es: R e >= 4000 Turbulento

12 Conceptos básicos Teorema de Bernoulli Es una forma de expresión de la aplicación de la ley de conservación de la energía al flujo de fluidos en una tubería La energía total en un punto cualquiera por encima de un plano horizontal arbitrario fijado como referencia es igual a la suma de la altura geométrica, la altura debido a la presión y la altura debido a la velocidad

13 Conceptos básicos Teorema de Bernoulli z p / ( g ) v 2 / ( 2.g ) Energía total en un punto

14 Conceptos básicos Teorema de Bernoulli Si no se presentarán pérdidas por rozamiento o no hubiese ningún aporte de energía adicional ( bombas o turbinas ) dentro de la tubería, la altura H debería permanecer constante en cualquier punto del fluido Sin embargo existen pérdidas ocasionadas por el rozamiento del fluido con la tubería y por obstrucciones que pudiera tener la línea misma

15 Conceptos básicos p 2 / ( g ) v 1 2 / ( 2.g ) Balance de energía para dos puntos del fluido z1z1 v 2 2 / ( 2.g ) p 1 / ( g ) z2z2 hLhL Línea de energía hidraulica Línea de energía 1 2 Teorema de Bernoulli

16 Conceptos básicos Requerimientos para la selección CARACTERÍSTICAS DEL FLUIDO Tipo: Líquido, gas o vapor Régimen:Laminar o turbulento (R e ) Viscosidad Densidad Abrasión, Corrosión CONDICIONES DE PROCESO Presión Temperatura Régimen del proceso ( Continuo o batches ) Clasificación del área del proceso Condiciones de sobrecarga

17 Conceptos básicos Requerimiento para la selección EXACTITUD Hace referencia a la incertidumbre que existe sobre un valor medido Se presenta en términos de: –Porcentaje del valor medido %MV –Porcentaje del valor a plena escala %FS Una exactitud del 3% sobre el valor medido en un medidor de flujo para 100 GPM, significa que cuando mide 50 GPM el valor real puede estar entre 48,5 y 51.5 GPM Una exactitud del 3% sobre full span en el mismo medidor, significa que cuando mide 50 GPM el valor real puede estar entre 47 y 53 GPM

18 Conceptos básicos Requerimiento para la selección

19 Conceptos básicos REPETIBILIDAD Indica la máxima diferencia que se presenta en dos medidas realizadas por un instrumento bajo las mismas condiciones de proceso Puede darse como porcentaje del valor medido o como porcentaje de plena escala La repetibilidad es mejor cuando las diferencias son menores Requerimiento para la selección

20 Conceptos básicos RANGEABILIDAD Se refiere a los valores mínimo y máximo que el instrumento es capaz de medir dentro del rango de presición o exactitud especificado Este valor se puede dar como un porcentaje del span o como una relación entre el valor mínimo y el valor máximo Ejem:Rango de medida: GPM Mínimo valor medido: 5 GPM Máximo valor medido: 100 GPM Rangeabilidad: 5% de full span 20:1 Requerimiento para la selección

21 Conceptos básicos CAÍDA DE PRESIÓN Pérdida de presión ocasionada al fluido durante su tránsito a través del instrumento Debe evitarse que la presión a la salida del instrumento lleque a igualar la presión de vapor del líquido, situación que produciría el efecto de cavitación ocasionando deterioro al instrumento mismo y a los demás componentes de la línea Lo ideal es que el instrumento de medida no ocasione caídas de presión o que en su defecto estas sean mínimas Requerimiento para la selección

22 Conceptos básicos CARACTERÍSTICAS CONSTRUCTIVAS Tipo de conexión: ANSI, DIN, Tri - Calmp, welded, etc. Accesorios: Acondicionadores, barreras Índice de protección:Nema o IP Montaje:Remoto o compacto Alimentación:AC o DC Indicación:Versión ciega o Con display Protecciones:Transitorios Aprobaciones:3A, FDA, Ex Requerimiento para la selección

23 Conceptos básicos MANTENIMIENTO Cantidad de partes en movimiento Elementos suceptibles al desgaste Periodicidad del mantenimiento Costo de las partes de reposición Facilidad de consecución de repuestos Nivel de stock requerido para garantizar una operación confiable Decremento de la precisión con el desgaste ¡ Lo ideal es tener instrumentos libres de mantenimiento !¡ Lo ideal es tener instrumentos libres de mantenimiento ! Requerimiento para la selección


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