conceptos básicosg

Con

cep

tos b

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os

Con

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Con

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Con

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Densidad

• Es la relación entre la masa y el volumen de un fluido

• Se expresa como: m / v• Sus unidades son:

gr / cm3 = gr / ml

kg / lt = 1000 kg / m3

lb / pie3

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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 20ºC @ 14.7 psi es 1 gr / cm3 ó 1000 kg / m3

• La densidad de los gases depende de la temperatura y presión de operación

• Para los gases ideales se puede calcular utilizando: P

R0 . M .

T

• R0 = Constante universal de los gases

• M = Peso molecular del gas

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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 ºC @ 1 atm.

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Con

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os

Densidad relativa

• Existen escalas de densidad relativa para algunos tipos de productos como:

• Escala API ( Para derivados del petróleo )

S = 141.5 / ( 141.5 + ºAPI )

• Escala Baumé ( Para productos menos densos que el agua )

S = 140 / ( 130 + ºBaumé )

• Escala Baumé ( Para productos más densos que el agua )

S = 145 / ( 145 - ºBaumé )

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Con

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• 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 / m2 = 1 kg / ( m.s )

• Unidades en el sistema CGS ( Poise )

cP = 1 Dn.s / cm2 = 1 g / ( cm. s )

• 1 cP = 10-3 Pa.s

Con

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Con

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osViscosidad cinemática

• Es el cociente entre la viscosidad dinámica de un fluido y su densidad , su simbolo es

• En el sistema internacional su unidad es: m2 / s• En el sistema CGS su unidad es:

stoke = cm2 / s

• ( cSt ) ( cP ) ( gr / cm3 )

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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 = Qv / A

v = Qm / ( A .

Donde: v = Velocidad media

Qv = Flujo volumétrico

Qm= Flujo másicoA = Sección tranversal

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Con

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• 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:

VdVd

Re

d = diámetro de la tuberíaV = velocidad del fluido = densidad = viscosidad dinámica o absolutaviscosidad cinemática

Regímenes de los fluidosNúmero de Reynolds

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• 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:

Re <= 2000

Laminar

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• 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:

Re >= 4000

Turbulento

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osTeorema 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

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z

p / (g )

v2 / ( 2.g )

Energía total en un punto

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• 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

Con

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Con

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p2 / (g )

v12 / ( 2.g )

Balance de energía para dos puntos del fluido

z1

v22 / ( 2.g )

p1 / (g )

z2

hLLínea de energía hidraulica

Línea de energía

1

2

Teorema de Bernoulli

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Requerimientos para la selección

CARACTERÍSTICAS DEL FLUIDO• Tipo: Líquido, gas o vapor

• Régimen: Laminar o turbulento (Re)

• Viscosidad• Densidad• Abrasión, Corrosión

CONDICIONES DE PROCESO• Presión• Temperatura• Régimen del proceso ( Continuo o batches )• Clasificación del área del proceso• Condiciones de sobrecarga

Con

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Con

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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

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Con

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Con

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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


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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: 0 ... 100 GPM

Mínimo valor medido: 5 GPM

Máximo valor medido: 100 GPM

Rangeabilidad: 5% de full span

20:1


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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


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os 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


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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 ¡ Lo ideal es tener instrumentos libres de mantenimiento !mantenimiento !


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