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Experto en Pruebas Hidráulicas y  Neumáticas para ductos de Transporte de Hidrocarburos CAP. 2. Conceptos basicos

Por: Franklin Argandoña P.

2. Conceptos basicos

Por: F. Argandoña

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2. Conceptos basicos

• Fluido: sustancia que se deforma continuamente al aplicarle un esfuerzo cortante y cuando cese este esfuerzo la deformación seguirá aumentando progresivamente. • Los liquidos toman la forma del recipiente que los contiene cubriendo el fondo y los laterales. La superficie superior que esta en contacto con la atmosfera mantiene un nivel uniforme (horizontal). • Los gases: Toman el volumen del recipiente que los contiene, el recipiente debe ser cerrado para que contenga al gas, caso contrario se escapa. • Los líquidos se los estudia como fluidos incompresibles, aunque en la realidad son ligeramente compresibles • Los gases son fluidos altamente compresibles Por: F. Argandoña

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2. Conceptos basicos

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2.1. Propiedades de los fluidos 2.1.1 Densidad •

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Densidad Absoluta : Nos indica la relación existente entre la masa por  unidad de volumen:

Densidad absoluta  =  masa / volumen Unidades en el SI – kilogramo entre metro cúbico (kg/m3). – gramo entre centímetro cúbico (g/cm3).

•

Unidades en el Sistema Inglés – onza entre pulgada cúbica (oz/in3) – libra entre pulgada cúbica (lb/in3) – libra entre pie cúbico (lb/ft3)

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2. Propiedades de los fluidos 2.1.2. Densidad Relativa •

La densidad  relativa de una sustancia es la relación existente entre su densidad  y la  de otra sustancia de referencia; es una magnitud  adimensional (sin unidades)

•

donde es la densidad  relativa, densidad  de referencia o absoluta.

•

Para los líquidos y los sólidos, la densidad  de referencia habitual es la del agua  líquida  a la presión de 1 atm y la temperatura de 4 °C (1000 kg/m3 ó 1 kg/lt).

•

Densidad  relativa = gravedad especifica (SG) En la industria  petrolera se utiliza el término gravedad específica para referirse a la  densidad  relativa

es la densidad  de la sustancia, y

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es la 

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2. Propiedades de los fluidos 2.1.3. Variación de la densidad con la temperatura • La densidad de los fluidos varían con la presión y temperatura. • En los gases esta variación es muy significativa, sin embrago en los líquidos  es mucho mas pequeña. • Como ejemplo, en la figura se muestra la variación del volumen de los  gases con la temperatura 

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2. Propiedades de los fluidos 2.1.3. Variación de la densidad con la temperatura

Temperatura ºC Densidad g/cm3

Como se puede apreciar, la densidad del agua tiene un valor máximo a una temperatura de 4°C. Esto se debe a que, a tal temperatura el volumen del agua es menor. Por: F. Argandoña 8

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2. Propiedades de los fluidos Ejemplos- Densidad

• Ejemplos: • Determinar la densidad relativa de un fluido cuyos resultados  nos dieron: masa = 890 Kg, volumen = 1100 dm3. Expresar el  resultado en Kg/lt, y gr/cm3. • Calcular la densidad absoluta y relativa del alcohol etílico,  sabiendo que 63.3 gr ocupan un volumen de 80.0 cm3. • Calcular el volumen que ocupan 300 gr de mercurio líquido,  sabiendo que la densidad es de 13.6 gr/cm3

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2. Propiedades de los fluidos 2.2 GRAVEDAD ESPECIFICA DE LOS GASES

TIPO DE COMBUSTIBLE Sg @ condiciones ambiente Gas Natural Propano Butano Gasolina Acetileno

0.6 1.5 2.0 3.0 0.9

La Gravedad Especifica (Sg) es una medida de la densidad de un gas cualquiera relativa a la del aire. Los gases con Sg mas cerca de 1.0, se mezclan mas fácilmente con el aire. Por: F. Argandoña

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2. Propiedades de los fluidos 2.2 GRAVEDAD ESPECIFICA DE LOS GASES

El propano tiene una gravedad  especifica de 1.5, por tanto  es más pesado que el aire

El gas natural tiene una gravedad  especifica de 0.6, por tanto es mas  ligero que el aire.

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GLP

Gas Natural

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2. Conceptos básicos de Hidráulica 2.2. Presión

• La presión es una magnitud física escalar que mide la  fuerza en dirección perpendicular por unidad de  superficie,  • Si se ejerce una fuerza (F) sobre una determina área  (A) en forma perpendicular a esta, se dice que el  resultado es una presión. • Entonces: • Presión = fuerza/área     • P = F/A

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2. Conceptos básicos de Hidráulica 2.3. Presión Atmosferica La presión atmosférica en un punto coincide numéricamente con el peso de una columna estática de aire de sección recta unitaria que se extiende desde ese punto hasta el límite superior de la atmósfera. Como la densidad del aire disminuye al aumentar la altura, no se puede calcular ese peso a menos que seamos capaces de expresar la variación de la densidad del aire ρ en función de la altitud z o de la presión p. Existen formulas empiricas desarrolladas para realizar este calculo

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2. Conceptos básicos de Hidráulica 2.3. Presión Atmosférica

Unidades de Presión Atmosférica • La presión atmosférica se suele expresar en mm de  mercurio (milímetros de mercurio‐Hg) o torricelli. • La presión normal, a nivel del mar es de 760 mm de Hg.  Este valor se llama también una atmósfera.  • Sin embargo, se suelen utilizar otras unidades para medir la  presión: el milibar, Pascal, etc. • En cualquiera de las unidades, la presión que se considera  normal a nivel del mar tiene un valor de 1 atmósfera o, lo  que es lo mismo, 760 mm de Hg ó 1.013 milibares. • La presión atmosférica se mide con un instrumento  denominado barómetro Por: F. Argandoña

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2. Conceptos básicos de Hidráulica 2.4. Presión Manométrica y Presión Absoluta – Presión Manométrica y presión absoluta Presión manométrica es la que se mide con un instrumento sin  considerar la presión atmosférica. La presión absoluta es la presión atmosférica más la presión  manométrica Pabs = Pman + Patm – Unidades de medida • • • • •

Lb/pulg2   (psi) Kg/cm2 Newton/m2 (Pascal) (Pa).  100000 Pa = 1 Bar Atmosfera (atm)

•

Equivalencias entre las unidades:

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1 atm = 14.7 psi = 1.013 Bar = 1.033 Kg/cm2 Por: F. Argandoña

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2. Conceptos básicos de Hidráulica 2.5. Medida de la Presión Manómetro

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2. Conceptos básicos de Hidráulica 2.5. Medida de la Presión Manómetro Manómetros de columna

Manómetros Metálicos tipo bourdon

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2. Conceptos básicos de Hidráulica 2.5. Medida de la Presión Manómetro

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2. Conceptos básicos de Hidráulica 2.5. Medida de la Presión Manómetro En la tabla pueden verse las características de los elementos para medir la presión y sus aplicaciones descritos.

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2. Conceptos básicos de Hidráulica

2.3. Temperatura Podemos definir la temperatura como la medida de la  sensación térmica de un elemento Unidades de medida – escalas

• • • – – – –

Cero Abs.     Fusión   Ebullición Celsius            ‐273.16           0            100 Fahrenheit     ‐459.7            32            212 Kelvin                0               273.16      373.16 Rankine 0                491.7        671.7

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2. Conceptos básicosBASICOS de Hidráulica 3 CONCEPTOS

2.3 Temperatura

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2. Conceptos básicosBASICOS de Hidráulica 3 CONCEPTOS

2.3 Temperatura •

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La escala Kelvin está basada en la idea del cero absoluto, la temperatura  teórica en la que todo el movimiento molecular se para y no se puede  detectar ninguna energía Relación entre las escalas de temperatura

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2. Conceptos básicosBASICOS de Hidráulica 3 CONCEPTOS

2.3 Temperatura •

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El cero absoluto es la temperatura teórica más baja posible. A esta  temperatura el nivel de energía interna del sistema es el más bajo  posible, por lo que las partículas, según la mecánica clásica, carecen  de movimiento; El cero absoluto sirve de punto de partida tanto para la escala de  Kelvin como para la escala de Rankine.2

•

Así, 0 K (o lo que es lo mismo, 0 R) corresponden, aproximadamente, a  la temperatura de −273,15 °C o −459,67 °F.3

•

Según la tercera ley de la termodinámica, el cero absoluto es un límite  inalcanzable. La mayor cámara frigorífica actual sólo alcanza los −271  °C. La razón de ello es que las moléculas de la cámara, al llegar a esa  temperatura, no tienen energía suficiente para hacer que ésta  descienda aún más. Por: F. Argandoña 23

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