Bases de
Mecánica de
Fluidos
resumida
20 Febrero 2014 Gestión del Conocimiento
Bases de Mecánica de Fluidos
Sesión 1 Gestión del Conocimiento
Introducción al Curso
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Visión integral de un Filtro
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Conocimientos necesarios para comprenderComo se diseña y funciona un filtro
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Conocimientos necesarios para comprenderComo se diseña y funciona un filtro
Como es la Lubricación a nivel microscópico
Bases de Mecánica de Fluidos
Sesión 1 Gestión del Conocimiento
Repaso de Ecuaciones
Bases de Mecánica de Fluidos
Sesión 1 Gestión del Conocimiento
Repaso de Unidades de Medida y conversión
Bases de Mecánica de Fluidos
Unidades de Longitud
Bases de Mecánica de Fluidos
Unidades de Presion
La presión es la magnitud que relaciona la fuerza con la superficie sobre la
que actúa es decir:
P = F/A
Que es presión
• Se origina por el peso del aire que se encuentra sobre la superficie terrestre.
• Varía en cada lugar según altitud.
• Mientras la altitud se incrementa, la presión atmosférica va disminuyendo ya que la columna de aire que soporta es menor.
• La presión atmosférica al nivel del mar es de 1 atmósfera de presión. ( 1.033 Kg/cm2)
•A la presión atmosférica también se le conoce como presión barométrica y se mide con un barómetro.
La presión atmosférica
Por que varía la presión atmosférica con la altura
Lima154 msnm
Puno3,815 msnm
Instrumento para medir la presión atmosféricaBARÓMETRO
Presión atmosférica en Lima y Puno (aprox)
Lima154 msnm
Puno3,815 msnm
0.66 kg/cm2
1.0 kg/cm2
Cuando se mide por encima de la presión atmosférica
También se le llama:a) presión relativab) presión normal
Presión Manométrica
Unidades de presión
• Libras/ pulgada 2• Kg/cm2• Bar• Kpascal
Presión Manométrica (+)
• mm de Mercurio Hg• mm de Agua H2O• kpascal
Presión atmosférica
Presión de Vacío (-)
Manómetro Bourdon
Manómetro diferencial(mide diferencia de presiones)
Presión alta Presión baja
Manómetro de Columna de liquido (mide presiones pequeñas)
P1 P2
1.-Puedo medir presión de entrada o salidaColocando la manguera en un solo tubo
2.-Puedo medir la diferencia de presionSi coloco una manguera en P1 y la otra manguera en P2
Ejemplo de unidades de presión
Tipo de motor CaracterísticaPresión de
aceite, (bar)
Gasolinero
A carburador 1.2 – 2,5
Inyección de gasolina
1.5 – 2.5
Diesel
Aspiración natural 2.5 – 4
Con turbocomp. 2.5 – 4.5
Presión de vacío después un Filtro para aire
Vacío= 15 pulgadas de agua
Bases de Mecánica de Fluidos
Unidades de Velocidad
Distribución de Velocidades de un fluido en una tubería
Aceite( 4 GPM)
V1
V2
V3
En que punto es mayor la velocidad?
V1, V2 o V3?
Distribución de Velocidades en una tubería
V= 0
V=1.5 m/seg
Sirve para medirVelocidades de aire o gasesUtil para tuberias grandes(mayor a 4 pulg)
Anemómetro de hilo caliente
(Disponible en el laboratorio) Anemómetro simple
Bases de Mecánica de Fluidos
Unidades de Caudal
Unidades de Caudal (flujo)
• Flujo de líquidos (lubricante)
• Galones/minuto
• litros/hora
•Flujo de gases ( aire)
• m3/ hora
• pies3/hora
Caudal= volumen/tiempo
Filtro Volvo= 20.8 m3/ m
Ejemplo de unidades de flujo
Flujo de aceite que circula por un filtro:
6 Galones/minuto
Flujo de aire que circula por un filtro:
5 m3/minuto
Rotámetros para liquido Equipos electrónicos
Rotámetros para aire
Equipos electrónicos
Aire comprimido
Caudal = Volumen / tiempo
Otra forma de calcular el caudal
Velocidad = longitud/ tiempo
Caudal = (Área x longitud)/tiempo
Caudal = (Área x Velocidad)
Medición del caudal en forma indirectaCaudal = (Área x Velocidad)
Que caudal ingresa a una carcaza de filtro para aire que tiene Área de 0.2 m2 . Ver velocidad medida con el anemómetro del laboratorio
6 metros/minuto
Solución
Caudal= Área x Velocidad
Caudal= 0.2 m2 x 6 mt/min
Caudal= 1.2 m3/minuto
Día= 4cmArea: 3.1416x 2x2
Tipos de presión según la base de referencia
PresiónManométrica (+)
Presión atmosférica
PresiónManométrica (-)(vacío)Cero absoluto
PresiónAbsoluta
76 cm Hg
Sistema de admisión de aire con post-filtro (safety element)
PRE
CLEANERF. PRIMARIO F. SECUNDARIO TURBO MOTOR
PRE
CLEANER
F. P.F. S.
TURBO
MOTOR
1 2 3 4 5
123
4
5
Ejercicio: Estimar presiones manométricas en el siguiente sistema de admisión de aire: camión Diésel
1.- Pre-filtro con álabes2.- Filtro Primario3.- Filtro de Seguridad4.- Turbocompresor5.- Motor Diésel Volvo de 400 HP
Presión Atmosférica
mtsColumna de Agua
P1P2 P3
P4
Esquema básico de un Sistema donde circula un liquido en una maquina
Bomba
Tanque
Filtro
Accesorios
Accesorios Accesorios
Filtro
AccesoriosTuberías
Tuberías
Tuberías
Tuberías
Repaso de electricidad de secundaria
Ley de Ohm
I (Corriente eléctrica) : Amperios
V (Voltage) : Voltios
R (resistencia electrica) : Ohms
Repaso de electricidad de secundaria
V
R1 R2 R3
Amperios
OhmsVoltios
R(t) = R1 + R2 R3V= 110 voltiosR1= 3 OhmsR2= 5 OhmsR3= 2 Ohms
I(amperios)= ??
I= 110 / (3+5+2) = 11 amperios
Ley de Ohm
Rpta: En el circuito electrico circulan11 amperios
Analogía eléctrica en mecánica de fluidos
Bomba Accesorios FiltroTuberías
R1 R2 R3Kg/cm2
Lit/min
Resistencia eléctrica: Todo aquello que se opone a la circulación de los
electrones (corriente eléctrica) Cables, contactores, conectores, soldaduras,
calefactores, focos etc.
Resistencia hidraulica: Todo aquello que se opone a la circulación del fluido
(caudal): Tuberias, codos, niples, valvulas, filtros, acoples, etc.
Mecánica de fluidos con analogía eléctrica aplicada en un filtro de aceite
Mecánica de fluidos con analogía eléctrica aplicada en un filtro de aceite
DELTA P
(P1-P2)
R1 R2 R3
R1: Resistencia hidráulica en los 8 agujeros del disco, para que pase el aceite
R2: Resistencia por cambio de dirección del flujo dentro del filtro
R3: Resistencia para atravesar el medio filtrante
R4: Resistencia por cambio de dirección a la salida del filtro
R5: Resistencia a la salida por la rosca del filtro.
R4R5
(Pueden haber mas resistencias)
Mecánica de fluidos con analogía eléctrica aplicada en un filtro de aceite
Nota:
1.-En el caso de fluidos, cada resistencia hidráulica, depende además de la
viscosidad del fluido.
2.-Un aceite liviano de baja viscosidad genera menos resistencia al paso de
un fluido, que un aceite pesado viscoso.
3.-Para un mismo fluido, la viscosidad baja cuando se aumenta la
temperatura
Mecánica de fluidos en el banco de pruebas
P2P1
P1-P2
Caudal 1. Se calienta el aceite a una temperatura “T”
2. Se circula un caudal (GPM)3. Se mide la caída de presión
necesaria para vencer las resistencias hidráulicas internasdel filtro.
3. Se repite la operación para otros valores de caudal
4. Se grafica la curva
(Pueden haber mas resistencias)
Mecánica de fluidos en el banco de pruebas
DeltaP(Kpa)
Caudal(GPM)
0.5 1.0 1.5 2.0 2.50.0
20.0
15.0
10.0
5.0
Curva de caída de presiónpara un filtro LF. xxxx
Casos reales de aplicación de Mecánica de Fluidos
Casos reales de aplicación de Mecánica de Fluidos
Casos reales de aplicación de Mecánica de Fluidos
Practica 1: en el laboratorio de Filtros(Curva H vs Q para filtro sellado)
1.-Seleccionar un filtro sellado cualquiera
2.-Calentar el aceite a 50 *Centigrados aprox
3.-Fijar un caudal(1) tomar lectura de DELTAP(1)
4.-Tomar 6 lecturas de caudal y DELTAP
TAREA:
a) Graficar los datos tomados en papel a mano ( a escala).b) Trazar una nueva grafica si la temperatura fuese 90*Cc) Trazar una nueva grafica si el filtro estuviese muy saturado con
contaminantes
Flujo (pies3/min)
DELTA P (Pulg agua)
Curva real de varios filtros para aire
1.-Seleccionar un filtro de aire cualquiera
2.-Fijar un caudal(1) tomar lectura de DELTAP(1)
4.-Tomar 6 lecturas de caudal y DELTAP
TAREA:
a) Graficar los datos tomados en papel a mano ( a escala).b) Trazar una nueva grafica si se coloca doble capa de papelc) Trazar una nueva grafica si el filtro estuviese muy saturado con
contaminantes
Practica 2: en el laboratorio de Filtros(Curva H vs Q para filtro de aire)