Densidad

2. Densidad • Es la relación entre la masa y el volumen de un fluido • Se expresa como: r = m / v • Sus unidades son: gr / cm3 = gr / ml kg / lt = 1000 kg / m3 lb / pie3

3. 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 • r = ---------- • R0 . M . T • R0 = Constante universal de los gases • M = Peso molecular del gas

4. 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.

5. 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 )

6. Viscosidad absoluta • Es conocida tambien como viscosidad dinámica, su simbolo es m • 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 • 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

7. Viscosidad cinemática • Es el cociente entre la viscosidad dinámica de un fluido m y su densidad r, su simbolo es u • En el sistema internacional su unidad es: m2 / s • En el sistema CGS su unidad es: stoke = cm2 / s • u ( cSt ) = m ( cP ) / r ( gr / cm3 )

8. 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 . r ) Donde: v = Velocidad media Qv = Flujo volumétrico Qm= Flujo másico A = Sección tranversal

9. Regímenes de los fluidosNúmero de Reynolds • 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 r = densidad m = viscosidad dinámica o absoluta u = viscosidad cinemática

10. Regímenes de los fluidos Laminar • 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

11. Regímenes de los fluidos Turbulento • 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

12. 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. Teorema de Bernoulli v2 / ( 2.g ) Energía total en un punto p / (r.g ) z

14. 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. Teorema de Bernoulli Línea de energía v12 / ( 2.g ) hL Línea de energía hidraulica v22 / ( 2.g ) Balance de energía para dos puntos del fluido p2 / (r2 .g ) p1 / (r1 .g ) 2 z2 1 z1

16. 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

17. 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. Requerimiento para la selección

19. Requerimiento para la selección 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

20. Requerimiento para la selección 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

21. Requerimiento para la selección 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

22. Requerimiento para la selección 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

23. Requerimiento para la selección 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 !