Tablas de mecánica de fluídos

Departamento de Física Aplicada I Escuela Universitaria Politécnica

TECNOLOGÍA DE FLUIDOS Y CALOR TABLAS DE MECÁNICA DE FLUIDOS

A. Propiedades del agua.............................................................. agua..................................................................................... .............................................. ............................................. ...................... 1 B. Propiedades de líquidos comunes .............................................. ..................................................................... .............................................. ......................................... .................. 2 C. Propiedades típicas y grados grados de viscosidad viscosidad de aceites lubricantes de petróleo ......................................... ......................................... 3 D. Variación de la viscosidad con la temperatura ............................................... ........................................................................ ........................................... .................. 4 E. Propiedades del aire..................... air e............................................ ............................................... ............................................... .............................................. ......................................... .................. 5 F1. Dimensiones de tubos de acero Calibre 40......................................................... 40................................................................................ ...................................... ............... 6 F2. Dimensiones de tubos de acero Calibre 80......................................................... 80................................................................................ ...................................... ............... 7 G. Dimensiones de tuberías de acero ............................................. .................................................................... .............................................. .......................................... ................... 8 H. Dimensiones de tubos de cobre cobre tipo K ............................................ ................................................................... ............................................... ................................... ........... 9 I. Dimensiones de tubos de hierro dúctil .............................................. ..................................................................... ............................................... ................................... ........... 9 J. Factores de Conversión ............................................ ................................................................... .............................................. ............................................. ................................... ............. 10 K. Pérdidas de carga lineales. .............................................. ...................................................................... ................................................ ................................................ .......................... 11 L. Pérdidas de carga locales...................... locales. ............................................ ............................................... ................................................ ................................................ ............................. ..... 12

(Fuente: Mecánica de fluidos aplicada. R.L. Mott. 4ª ed. Prentice Hall)

Tecnología de Fluidos y Calor. Tablas de Mecánica de Fluidos.

1

A. Propiedades del agua A.1 Unidades S.I. ( pabs = 101 kPa)

Peso específico Temperatura (ºC)

A.2 Sistema Británico de Unidades 2

( pabs = 14.7 lb/pulg )

Temperatura (ºF)

Viscosidad dinámica Densidad

Viscosidad cinemática

(kN/m )

(kg/m )

(Pa·s) ó (N·s/m2)

Peso específico

Densidad

Viscosidad dinámica

Viscosidad cinemática

(lb/pie3)

(slugs/pie3)

(lb-s/pie2)

(pie2/s)

3

3

(m2/s)

 Depto. Física Aplicada I. Escuela Universitaria Politécnica. Universidad de Sevilla.

2

B. Propiedades de líquidos comunes B.1 Unidades S.I. ( pabs = 101 kPa; T = 25 ºC)

B.2 Sistema Británico de Unidades 2

( pabs = 14.7 lb/pulg , T = 77 ºF)

Gravedad específica ó Peso Densidad específico relativa sg (kN/m3)

Viscosidad dinámica Densidad 3

(kg/m )

(Pa·s) ó (N·s/m2)

Peso Viscosidad Gravedad específica ó específico Densidad dinámica Densidad relativa (lb/pie3) (slugs/pie3) (lb-s/pie2) sg

Tecnología de Fluidos y Calor. Tablas de Mecánica de Fluidos.

C. Propiedades típicas y grados de viscosidad de aceites lubricantes de petróleo

3

4

 Depto. Física Aplicada I. Escuela Universitaria Politécnica. Universidad de Sevilla.

D. Variación de la viscosidad con la temperatura

Tecnología de Fluidos y Calor. Tablas de Mecánica de Fluidos.

5

E. Propiedades del aire E.1 Propiedades del aire a presión atmosférica

Densidad Temperatura (ºC)

3

(kg/m )

Peso específico 3

(kN/m )

Viscosidad dinámica

Viscosidad cinemática

(Pa·s) ó (N·s/m2)

Las propiedades del aire para condiciones estándar a nivel del mar son las siguientes:

T  =  P  =  ρ  = γ   = µ  = ν  =

15ºC 101.325 kPa 1.225 kg/m3 12.01 N/m3 1.789 × 10-5 Pa · s 1.46 × 10-5 m2/s

E.2 Propiedades de la atmósfera Unidades S.I. Altitud Temperatura (ºC) (m)

Presión (kPa)

Sistema Británico de Unidades Densidad (kg/m3)

Altitud Temperatura (ºF) (pies)

Presión Densidad 2 (lb/pulg ) (slugs/pie3)

(m2/s)

 Depto. Física Aplicada I. Escuela Universitaria Politécnica. Universidad de Sevilla.

6

F1. Dimensiones de tubos de acero Calibre 40

Tamaño nominal de la Diámetro exterior tubería (pulgadas) (pulg) (mm)

Grosor de la pared (pulg)

(mm)

Diámetro interior (pulg)

(pie)

(mm)

Área de flujo (pie2)

(m2)

Tecnología de Fluidos y Calor. Tablas de Mecánica de Fluidos.

7

F2. Dimensiones de tubos de acero Calibre 80

Tamaño nominal de la Diámetro exterior tubería (pulg) (pulg) (mm)

Grosor de la pared (pulg)

(mm)

Diámetro interior (pulg)

(pie)

(mm)

Área de flujo (pie2)

(m2)

 Depto. Física Aplicada I. Escuela Universitaria Politécnica. Universidad de Sevilla.

8

G. Dimensiones de tuberías de acero

Diámetro exterior

Grosor de la pared

(pulg)

(pulg)

(mm)

(mm)

Diámetro interior (pulg)

(pie)

Área de flujo (mm)

(pie2)

(m2)

Tecnología de Fluidos y Calor. Tablas de Mecánica de Fluidos.

9

H. Dimensiones de tubos de cobre tipo K  Tamaño nominal (pulg)

Diámetro exterior (pulg)

(mm)

Grosor de la pared (pulg)

(mm)

Diámetro interior (pulg)

(pie)

Área de flujo (mm)

(pie2)

(m2)

I. Dimensiones de tubos de hierro dúctil Tamaño nominal (pulg)

Diámetro exterior (pulg)

(mm)

Grosor de la pared (pulg)

(mm)

Diámetro interior (pulg)

(pie)

Área de flujo (mm)

(pie2)

(m2)

 Depto. Física Aplicada I. Escuela Universitaria Politécnica. Universidad de Sevilla.

10

J. Factores de Conversión  Magnitud 

Unidad Inglesa

Unidad S.I.

Símbolo Unidades equivalentes

 Longitud 

1 pie

= 0.3048 metros

m

 Masa

1 slug

= 14.59 kilogramos

kg

Tiempo

1 segundo

= 1.0 segundo

s

Fuerza

1 libra (lb)

= 4.448 newtons

N

kg · m/s2

 Presión

1 lb/pulg2

= 6895 pascales

Pa

N/m2 ó kg/m · s2

 Energía

1 lb-pie

= 1.356 julios

J

N · m ó kg · m2/s2

Potencia

1 lb-pie/s

= 1.356 vatios

W

J/s

Tecnología de Fluidos y Calor. Tablas de Mecánica de Fluidos.

11

K. Pérdidas de carga lineales. Ecuación de Darcy 64  (Ley de Poiseuille)  - Régimen laminar:  f  = ⇒ h L = f  × × Re  D 2 g  - Régimen turbulento: diagrama de Moody  L

v2

Material

Rugosidad, ε  (m)

Vidrio, plástico Cobre, latón, plomo (tubería) Hierro fundido: sin revestir  Hierro fundido: revestido de asfalto Acero comercial o acero soldado Hierro forjado Acero remachado Hormigón

0.0 (suave) 1.5 × 10-6 2.4 × 10-4 -4 1.2 × 10 -5 4.6 × 10 -6 4.6 × 10 -3 1.8 × 10 -3 1.2 × 10

Diagrama de Moody

12

 Depto. Física Aplicada I. Escuela Universitaria Politécnica. Universidad de Sevilla.

L. Pérdidas de carga locales. h L = K 

L1. Dilatación súbita.

L2. Dilatación gradual.

v2 2 g 

Tecnología de Fluidos y Calor. Tablas de Mecánica de Fluidos.

L3. Contracción súbita.

L4. Contracción gradual.

13

14

 Depto. Física Aplicada I. Escuela Universitaria Politécnica. Universidad de Sevilla.

L5. Pérdida de salida de una tubería a un depósito.

 K = 1.0

⇒ h L = 1.0

v12 2 g 

L6. Pérdida de entrada de depósito a tubería.

r / D2

 K 

0 0.02 0.04 0.06 0.10 > 0.15

0.50 0.28 0.24 0.15 0.09 0.04

Bien redondeada

Tecnología de Fluidos y Calor. Tablas de Mecánica de Fluidos.

15

L7. Tipos de válvulas y uniones. Válvula de globo

Válvula de ángulo

Válvula de verificación tipo giratorio

Válvula de compuerta

Válvula de verificación tipo bola

Conos de conducto

Válvula de mariposa

Tes estándar 

L8. Coeficientes de resistencia para válvulas y uniones. Tipo

Longitud equivalente en diámetros de conducto, Le / D

Válvula de globo – completamente abierta Válvula de ángulo – completamente abierta Válvula de compuerta – completamente abierta   – ¾ abierta   – ½ abierta   – ¼ abierta Válvula de verificación – tipo giratorio Válvula de verificación – tipo de bola Válvula de mariposa – completamente abierta Codo estándar de 90º Codo de radio largo de 90º Codo de calle de 90º Codo estándar de 45º Codo de calle de 45º Codo de devolución cerrada Te estándar – con flujo a través de un tramo Te estándar – con flujo a través de una rama Uniones y acoplamientos

340 150 8 35 160 900 100 150 45 30 20 50 16 26 50 20 60 2.0