Termofluidos

Cesar Herrera Gonzalez IIS 2376990

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE GUADALAJARA

PRESION

La presión se define como la fuerza aplicada sobre una superficie, por lo que sus unidades son kgf/m2 = N/m2. Es una de las propiedades termodinámicas más útiles, porque se mide directamente con facilidad. La unidad de presión en el SI, es el N/m2 y se le llama Pascal (Pa), en honor al físico francés Blaise Pascal.

Existen tres tipos de presión: a) Atmosférica o Barométrica, b) Manométrica, y c) Absoluta.

Presión Atmosférica - Es la presión ejercida por el peso del aire atmosférico, al ser atraído por la fuerza de la gravedad. Esta presión varía con relación a la altitud sobre el nivel del mar (ver figura 13.6 del capítulo de Psicrometría). También se le llama presión barométrica, porque el instru- mento utilizado para medirla, se llama barómetro. El italiano Evangelista Torricelli, fue el primero en medir esta presión, utilizando un barómetro de mercurio. El valor que él obtuvo es de 760 mm de mercurio al nivel del mar. A estas unidades (mm Hg) también se les llama Torricelli (Torr). El valor de la presión atmosférica al nivel del mar, es como sigue:

Presión Absoluta - Es la suma de la presión atmosférica más la presión manométrica. Si esta última es positiva, se suman, y si es negativa, se restan.

Presión Absoluta = presión atmosférica + presión mano- métrica.

Presión Absoluta = presión atmosférica - presión mano- métrica (vacío).

Las unidades con que se miden comúnmente las presiones, son kg/cm2 en el sistema métrico, y lb/in2 en el sistema inglés. Las presiones negativas o vacío, se acostumbra medirlas en mm de Hg y pulgadas de mercurio, respecti- vamente.

En la solución de la mayoría de los problemas de ingenie- ría sobre presión y volumen, es necesario utilizar valores de presión absoluta. La escala de presión absoluta, al igual que las de temperatura absoluta, no tiene valores negati- vos ni combina diferentes unidades. Inicia en el cero absoluto (0 Pa), que corresponde al vacío absoluto, y de allí aumenta. En la mayoría de las operaciones, el Pascal (Pa) resulta una unidad muy pequeña, por lo que generalmente se utilizan múltiplos de éste, que son el kiloPascal (kPa) que es igual a 1,000 Pa, o bien el bar, que es igual a 100,000 Pascales = 100 kPa. Al kiloPascal también se le conoce como pièze (pz).

En el sistema inglés, se hace una clara distinción entre libras por pulgada cuadrada absolutas (psia por sus siglas en inglés de Pound per Square Inch Absolute), y libras por pulgada cuadrada manométricas (psig por sus siglas en inglés de Pounds per Square Inch Gauge). Cuando sólo se usa psi sin la "a" o la "g", generalmente se refiere a diferencias o caídas de presión.

Sistema Internacional (kiloPascales)

= 101,325 Pa = 101.325 kPa

Sistema Métrico = 1.033 kg/cm2 = 760 mm Hg.

Sistema Inglés = 14.696 psi = 29.92 in Hg.

Presión Manométrica - Cuando se desea medir la pre- sión dentro de un sistema cerrado, se utiliza un instrumen- to llamado manómetro, por eso se le llama presión mano- métrica. La presión dentro de un sistema cerrado, puede ser mayor o menor que la atmosférica. A la presión mayor que la atmosférica, se le llama positiva; y a la menor, se le llama negativa o vacío. El manómetro marca la diferencia de presiones entre la que existe dentro del sistema y la presión atmosférica del lugar.

Información Técnica

Viscosidad

La viscosidad de un fluido se puede definir como su resistencia a fluir. Por eso existe la fricción en los fluidos.

Debido a que existen más de cinco unidades diferentes para la viscosidad absoluta, es preciso entender el concepto físico de ésta para utilizar las unidades apropiadas.

Un fluido al deslizarse sobre una superficie, la parte baja del fluido que está en contacto con la superficie tendrá menor velocidad que la parte superior, debido a la fricción. Mediante un razonamiento matemático, después de que el fluido ha recorrido una distancia, tenemos que la viscosidad es:

viscosidad = fuerza x distancia . área x velocidad

A esta viscosidad se le llama viscosidad dinámica o absoluta. Substituyendo por las unidades respectivas del SI tenemos:

viscosidad = kg x m . = kg·s . = Pa·s (Pascal segundo)

m2 x m/s m2
La unidad más común para medir la viscosidad dinámica es el Poise.

1 Pa·s = 1 Ns/m2 = 10 Poise
1 Poise = 100 centiPoise (cP).

Otro tipo de viscosidad es la cinemática, que es la misma viscosidad dinámica dividida por la densidad. Las unidades deben ser compatibles; así, en el SI, la viscosidad cinemática es igual a : m2/s y se le llama myriastoke, aunque es más común el uso del Stoke (St) y el centiStoke (cSt).

Trabajo, Energía y Calor

Cuando sobre un objeto se aplica una fuerza y se le desplaza una cierta distancia, se ha efectuado un trabajo. Por lo tanto, trabajo = fuerza (kg-m/s2) x distancia (m) = Nm.

En el SI, la unidad de trabajo es el Newton - metro (Nm) y se le llama Joule (J). Un Joule es la cantidad de trabajo hecho por la fuerza de un Newton, moviendo su punto de aplicación una distancia de un metro. Otras unidades de trabajo son la dina por cm (dina - cm), y se llama erg y el kilogramo fuerza por metro (kgf·m). Como un Joule es una unidad de calor muy pequeña, para trabajos de refrigeración se utiliza mejor el kiloJoule (kJ) = 1,000 J.

Energía es la capacidad o habilidad de hacer trabajo; por lo que las unidades, son las mismas que el trabajo.

El calor es una forma de energía, por lo que sus unidades en el SI son la caloría (cal) y la kilocaloría (kcal), esta última equivale a 1,000 calorías. En el sistema inglés la unidad de calor es la british thermal unit (btu).

Potencia

La potencia es la rapidez o velocidad con que la energía se transforma en trabajo; de aquí que sus unidades sean de trabajo (J) por unidades de tiempo (s). La unidad de la potencia en el SI es el Watt (W); entonces 1 W = J/s. Algunas veces se emplea

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