Ayudas de diseño. Generalidades

1.GENERALIDADES
1.1 Sistema de unidades
Tabla 1.1 Nomenclatura y dimensiones que intervienen en la mecánica de fluidos.
(Adaptada de Ahmed N., 1987).
Símbol
Variable
Sistema
o
Internacional
F
Fuerza
N
L
Longitud
m
m
Masa
Kg
P
Potencia
W
P
Perímetro mojado
m
p
Presión
Pa
Q
Caudal
m3/s
q
Caudal Unitario
m3/s-m
r
Radio
m
R
Radio Hidráulico
m
Re
Número de Reynolds
T
Temperatura
ºK
t
Tiempo
s
V
Velocidad media
m/s
Volumen
m3

w
Peso
N
Peso específico
N/m3

Espesor de la capa
m

laminar
Rugosidad del
m

conducto
Eficiencia

Viscosidad dinámica
Pa-s

Viscosidad
m2/s

cinemática
Densidad
Kg/m3

Esfuerzo cortante
N/m2

Sistema
MKS
Kgf
m
Kgf s2/m
Kgf m/s
m
Kgf /m2
m3/s
m3/s-m
m
m
Sistema
Inglés
Lbf
Pie
Slug
lbf pie/s
Pie
lbf/pie2
pie3/s
pie3/s-m
pies
pies
Dimensiones
ºC
s
m/s
m3
Kgf
Kgf/m3
m
ºF
s
pies/s
pies3
lbf
lbf/pie3
pies
t
T
L/T
L3
mL/T2
m/(L2T2)
L
m
pies
L
Kgf-s/m2
m2/s
lbf s/pie2
pies2/s
m/LT
L2/T
Kgf s2/m4
Kgf/m2
slug/pie3
lbf/pie2
m/L3
m/LT2
mL/T2
L
m
mL2/T3
L
m/LT2
L3/T
L3/T-L
L
L
I.2
1.2 Factores de conversión de unidades
(Adaptado de Gerhart P. M. et al, 1992).
1.2.1 Tiempo
Hora (hr)
Minuto (min)
Segundo (sec)
60 min/hr
3600 seg/hr
Hora (hr)
60 s/min
Minuto (min)
1.2.2 Longitud
Micra ()
Mil
25.4 /mil
Milímetro
(mm)
Pulgada
(pg)
Pie (p)
1000 /mm
2.54 E4 /pg
3.048 E5 /p
Yarda (yd) 9.144 E5 / yd
Metro (m)
1.0 E6 /m
Millas (mi) 1.609 E9 /mi
Micra ()
39.37
mil/mm
1000
mil/pg
1.2 E5
mil/p
3.6 E5
mil/yd
2.54 E5
mil/m
6.336 E7
mil/mi
Mil
25.4
mm/pg
304.8
mm/p
914.4
mm/yd
1000
mm/m
1.609 E6
mm/mi
Milímetro
(mm)
12 pg/p
36 pg/yd
3 p/yd
39.37
pg/m
6.336 E4
pg/mi
Pulgada
(pg)
3.281
p/m
5280
p/mi
Pie (p)
1.094
yd/m
1760
yd/mi
Yarda
(yd)
1.2.3 Area
Centímetro2
(cm2)
Pulgada2
6.452
(pg2)
cm2/pg2
Pie 2 (p2)
929.0
cm2/p2
2
2
Yarda (yd ) 8361
cm2/yd2
Metro2 (m2) 1.0 E4
cm2/m2
Acre
Hectárea
(ha)
144 pg2/p2
9.0 p2/yd2
1296
pg2/yd2
1550
pg2/m2
10.76
p2/m2
1.196
yd2/m2
6.272 E6
pg2/acre
1.550 E7
pg2/ha
4.356 E4
p2/acre
1.076 E5
p2/ha
4840
yd2/acre
1.196E4
yd2/ha
4045
m2/acre
1.0 E4
m2/ha
Centímetro Pulgada2
2
(cm2)
(pg2)
Pie 2 (p2)
Yarda2
(yd2)
Metro2
(m2)
4.047 E7
cm2/acre
1.0 E8
cm2/ha
2.472
acre/ha
Acre
1609
m/mi
Metro (m)
I.3
1.2.4 Volumen
Mililitro (ml)
Centímetro3(cm3)
Pulgada3 (pg3)
16.39 ml/pg3
Pie 3 (p3)
2.83 E4 ml/p3
1728 pg3/p3
Litro (l)
1000 ml/l
61.02 pg3/l
Metro3 (m3)
1.0 E6 ml/m3
6.102 E4 pg3/m3 35.31 p3/m3 1000 l/m3
Galón (gl)
3785.4 ml/gl
231 pg3/gl
7.48 gl/ p3
3.7854 l/gl
264.2 gl/m3
Mililitro (ml)
Centímetro3 (cm3)
Pulgada3 (pg3)
Pie 3 (p3)
Litro (l)
Metro3 (m3)
28.3 l/p3
1.2.5 Masa
Slug
Kilogramo (Kg)
14.594 Kg/slug
Libra (lb)
32.2 lb/slug
2.21 lb/Kg
Onza (oz)
514.8 oz/slug
35.27 oz/Kg
16 oz/lb
Gramo (g)
1.459 E4 g/slug
1000 g/Kg
453.6 g/lb
28.35 g/oz
Slug
Kilogramo (Kg)
Libra (lb)
Onza (oz)
1.2.6 Fuerza
Dina
Newton (N)
E5 dina/N
Libra (lbf)
4.448 E5 dina/lbf 4.448 N/lbf
Kilogramo (Kgf)
9.81 E5 dina/Kgf 9.81 N/Kgf
2.21 lbf/Kgf
Dina
Libra (lbf)
Newton (N)
1.2.7 Temperatura
T (Rankine)
T (Kelvin)
T (Rankine)
T (Celsius)
= T (Fahrenheit) + 459.67
= T (Celsius) + 273.15
= 1.80 T (Kelvin)
= 5/9 (T (Fahrenheit) – 32)
I.4
1.2.8 Presión
Dina/cm2
Pascal (Pa) 10 dina/cm2)/
Pa
(N/m2)
Mm Hg
1333
(dina/cm2)/
mm Hg
133.3
Pa/mm Hg
m H2O
98000
(dina/cm2)/
m H2O
9800
Pa/mH2O
73.54
mm Hg/
m H2O
Kgf/cm2
980000
(dina/cm2)/
(Kgf/cm2)
98000
Pa/
( Kgf/cm2)
735.4
mm Hg/
(Kgf/cm2)
10.33 m
H2O/
(Kgf/cm2)
Psi
6.895 E4
(dina/cm2)/
psi
6.895 E3
Pa/psi
51.71
mm Hg/psi
0.703
m H2O/psi
0.070
(Kgf/cm2)/
psi
Bar
1.0 E6
(dina/cm2)/
bar
1.0 E5
Pa/bar
750.1
mm Hg/bar
10.33
m H2O/bar
1 (Kgf/cm2)/
bar
Atmósfera
(atm)
1.032 E6
(dina/cm2)/
atm
1.013 E5
Pa/atm
760
mm Hg/atm
10.33
m H2O/atm
1
14.696
(Kgf/cm2)/atm psi/atm
1.0132
bar/atm
Dina/cm2
Pascal (Pa)
(N/m2)
mm Hg
m H2O
Kgf/cm2
Bar
14.504
psi/bar
psi
1.2.9 Viscosidad dinámica
Poise
g/(cm - s)
Kg/(m - s)
10 poise/
(Kg/m - s)
N s/m2
10 poise/
N s/m2
1 (Kg/m–s)/
(N s/m2)
Lbm/(p –s )
14.88 poise/
[lbm/(p– s)]
1.488 (Kg/m-s)/
(lbm/p-s)
1.488 (N s/m2)/
(lbm/p-s)
lbf s/p2
478.8 poise/
(lbf s/p2)
47.88 (Kg/m-s)/
(lbf s/p2)
47.88 (N s /m2)/
(lbf s/p2)
32.2 (lbm/p-s)/
(lbf s/p2)
Poise
(g/cm - s)
Kg/(m – s)
N s/m2
lbm/(p – s )
I.5
1.2.10 Viscosidad Cinemática
Stoke (cm2/s)
Pulgada2/s
(pg2/s)
Pie2/s (p2/s)
m2/s
6.452
Stoke/(pg2/s)
929 Stoke/(p2/s)
10000
Stoke/(m2/s)
Stoke (cm2/s)
144 (pg2/s)/(p2/s)
929
10.76
2
2
(pg /s)/(m /s)
(p2/s)/(m2/s)
Pulgada2/s (pg2/s) pie2/s (p2/s)
1.2.11 Potencia
Vatios (W)
Libra pie/s
(lb f p/s)
Caballo de vapor
(CV)
Kgf m /s
1.356
W/(lb f p/s)
745.7
W/CV
9.8
W/(Kg f m/s)
Vatios (W)
550
(lbf f p/s)/CV
7.23
(lb f p/s)/(Kg f m/s)
Libra pie/s
(lb f p/s)
76.39
(Kg f m/s)/CV
Caballo de vapor
(CV) = Horse
power (Hp)
1.2.12 Energía
KW h
Kcal
Lb f p
Kg f m
860.6 Kcal/KW
h
2.655 E6
lb f p/KW h
3.68 E5
Kgf m/KW h
Julio (J)
3.6 E 6 J/KW h
Ergio (E)
(dina cm)
Btu
3.6 E13
E/kW h
3414 Btu/ KW h
KW h
3086
lbf p/Kcal
426.65
Kg f m/Kcal
4184
J/Kcal
4.184 E10
E/Kcal
3.966
Btu/Kcal
Kcal
7.23
(lb f p)/(Kgf m)
1.356
J/(lb f p)
1.356 E7
E/(lb f p)
778 lb f p/Btu
lb f p
9.81
J/Kg f m
9.81 E7
E/(Kg f m)
108
Kg f m/Btu
Kg f m
1.0 E7
E/J
1054 J/Btu
Julio (J)
2.0
1.054 E10
E/Btu
Ergio (E)
I.6
1.3 Propiedades físicas de algunos fluidos
Tabla 1.2 Propiedades físicas del agua (Munson B et al., 1994).
Densidad
T
ºC
0
5
10
20
30
40
50
60
70
90
90
100

(kg/m3)
999.9
1000.0
999.7
998.2
995.7
992.2
988.1
983.2
977.8
971.8
965.3
958.4
Peso
Viscosidad Viscosidad Tensión
Presión
Velocidad
a
b
Específico Dinámica Cinemática Superficial de Vapor del Sonido
c




p
3
2
2
2
(m/s)
(N/m )
(N-s/m )
(m /s)
(N/m)
[N/m (abs)]
9806
1.787E-03 1.787E-06
7.56E-2
6.105E+02
1403
9807
1.519E-03 1.519E-06
7.49E-2
8.722E+02
1427
9804
1.307E-03 1.307E-06
7.42E-2
1.228E+03
1447
9789
1.002E-03 1.004E-06
7.28E-2
2.338E+03
1481
9765
7.975E-04 8.009E-07
7.12E-2
4.243E+03
1507
9731
6.529E-04 6.580E-07
6.96E-2
7.376E+03
1526
9690
5.468E-04 5.534E-07
6.79E-2
1.233E+04
1541
9642
4.665E-04 4.745E-07
6.62E-2
1.992E+04
1552
9589
4.042E-04 4.134E-07
6.44E-2
3.116E+04
1555
9530
3.547E-04 3.650E-07
6.26E-2
4.734E+04
1555
9467
3.147E-04 3.260E-07
6.08E-2
7.010E+04
1550
9399
2.818E-04 2.940E-07
5.89E-2
1.013E+05
1543
a
 = g. Para esta tabla g = 9.807 m/s2
b
En contacto con el aire
Tabla 1.3 Propiedades físicas de algunos fluidos (Munson B. et al., 1994).
Densidad
Fluido
T
(ºC)


(Kg/m3)
Viscosidad Viscosidad
Presión de
Peso
Tensión
a
dinámica
cinemática
vapor
especifico
superficial


p


2
(N-s/m2)
(m2/s)
[N/m
(ab
(kN/m3)
(N/m)
s)]
Tetracloruro de
Carbono
Alcohol Etílico
20.0
1590
15.60
9.58E-4
6.03E-7
2.69E-2
1.30E+4
20.0
789
7.74
1.19E-3
1.51E-6
2.28E-2
5.90E+3
Gasolina
15.6
680
6.67
3.10E-4
4.60E-7
2.20E-2
5.50E+4
Glicerina
20.0
1260
12.40
1.50E+0
1.19E-3
6.33E-2
1.40E-2
Mercurio
20.0
13600
133.00
1.57E-3
1.15E-7
4.66E-1
1.60E-1
Aceite SAE 30
15.6
912
8.95
3.80E-1
4.20E-4
3.60E-2
---------
Agua de Mar
15.6
1030
10.10
1.20E-3
1.17E-6
7.34E-2
1.77E+3
Agua Dulce
15.6
999
9.80
1.12E-3
1.12E-6
7.34E-2
1.77E+3
a
En contacto con el aire