unidades y conversiones - Web del Profesor

Mecánica de Fluidos
1
UNIDADES Y CONVERSIONES
TABLA 1. Unidades inglesas, unidades SI y factores de conversión
Cantidad
Longitud
Unidades
inglesas
Sistema internacional
(SI)
pulgada
pie
milímetro
metro
Factor de
conversión
1 in = 25.4 mm
1 ft = 0.3048 m
1 milla = 1.609 km
milla
kilómetro
1 milla = 5280 ft
yarda
1 milla = 1760 yd
Área
Pulgada cuadrada
Centímetro cuadrado
1 in2 = 6.452 cm2
Pie cuadrado
metro cuadrado
1 ft2 = 0.09290 m2
Volumen
pulgada cúbica
centímetro cúbico
1 in3 = 16.39 cm3
pie cúbico
metro cúbico
1 ft3 = 0.02832 m3
1 gal(US) = 231 in3 = 0.003789 m3
Galón( US o Brit)
1 gal (Brit) = 1.2 gal (US)
Masa
libra-masa,
kilogramo
1 lbm = 0.4536 kg
slug
1 slug = 14.59 kg
onza
1 oz = 28.35x10-3 Kg
Densidad
slug/pie cúbico
kilogramo/metro cúbico
1 slug/ft3 = 515.4 kg/m3
Fuerza
libra-fuerza
newton
1lb = 4.448 N
Trabajo
pie-libra
newton-metro
1ft-lb = 1.356 N-m
Presión
libra/pulgada cuadrada
newton/metro cuadrado (pascal)
1 psi = 6895 Pa
libra/pie cuadrado
1 psf = 47.88 Pa
Bar
1 bar = 105 Pa = 14.7 psi
Pulgada de mercurio
1 psi = 2.036 in Hg
Pulgada de agua
1 psi = 27.7 in H2O
Temperatura
grado Fahrenheit
grado Celsius
°F= 9/5 °C+32
grado Rankine
kelvin
°R = 9/5 ºK
Energía
unidad térmica británica (BTU)
joule
1 Btu = 1055 J
caloría
1 cal = 4.186 J
1 ft-lb = 1.356 J
pie-libra
1 BTU = 778.2 ft-lb
Potencia
caballo de fuerza
watt
1 hp = 745.7 W
pie-libra/segundo
1 ft-lb/s = 1.356 W
Velocidad
pie/segundo
metro/segundo
1 ft/s = 0.3048 m/s
Milla/hora
1 mph = 1.467 ft/s
Aceleración
pie/segundo al cuadrado
metro/segundo al cuadrado
1 ft/s2 = 0.3048 m/s2
Frecuencia
ciclo/segundo
hertz
1 cps = 1.000 Hz
newton-segundo/metro al
Viscosidad
libra-segundo/pie cuadrado
1 lb-s/ft2 = 47.88 N.s/m2
cuadrado
Stoke
1 stoke = 10-4 m2/s
Poise
1 poise = 0.1 N-s/m2
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Mecánica de Fluidos
2
PROPIEDADES DE FLUIDOS
TABLA 2. Propiedades del agua
Unidades SI
Temperatura
(°C)
Densidad
ρ
(kg/m3)
Viscosidad
μ
(N - s/m2)
0
5
10
15
20
30
40
50
60
70
80
90
999.9
1000.0
999.7
999.1
998.2
995.7
992.2
988.1
983.2
977.8
971.8
965.3
1.792 x 10-3
1.519
1.308
1.140
1.005
0.801
0.656
0.549
0.469
0.406
0.357
0.317
Temperatura
(°F)
Densidad
(slug/ft3)
Viscosidad
(Ib-s/ft2)
32
40
50
60
70
80
90
100
120
140
160
180
200
212
1.94
1.94
1.94
1.94
1.94
1.93
1.93
1.93
1.92
1.91
1.90
1.88
1.87
1.86
3.75 x 10-5
3.23
2.74
2.36
2.05
1.80
1.60
1.42
1.17
0.98
0.84
0.73
0.64
0.59 x 10-5
Viscosidad
cinemática
v
(m2/s)
1.792 x 10-6
1.519
1.308
1.141
1.007
0.804
0.661
0.556
0.477
0.415
0.367
0.328
Tensión
superficial
σ
(N/m)
0.0762
0.0754
0.0748
0.0741
0.0736
0.0718
0.0701
0.0682
0.0668
0.0650
0.0630
0.0612
Viscosidad
cinemática
(ft2/s)
1.93 x 10-5
1.66
1.41
1.22
1.06
0.93
0.83
0.74
0.61
0.51
0.44
0.39
0.34
0.32 x 10-5
Tensión
superficial
(Ib/ft)
0.518 x 10-2
0.514
0.509
0.504
0.500
0.492
0.486
0.480
0.465
0.454
0.441
0.426
0.412
0.404 x 10-2
0.610
0.872
1.13
1.60
2.34
4.24
3.38
12.3
19.9
31.2
47.3
70.1
Módulo de
volumen
B
(Pa)
204 x 107
206
211
214
220
223
227
230
228
225
221
216
Presión
de vapor
(psi)
0.089
0.122
0.178
0.256
0.340
0.507
0.698
0.949
1.69
2.89
4.74
7.51
11.53
14.7
Módulo de
volumen
(psi)
293 000
294 000
305 000
311 000
320 000
322 000
323 000
327 000
333 000
330 000
326 000
318 000
308 000
300000
Presión
de vapor
(kPa)
Unidades inglesas
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TABLA 3. Propiedades del aire a presión atmosférica
Unidades SI
Viscosidad
cinemática
v
(m2/s)
0.921 x 10-5
1.08 x 10-5
1.16
1.24
1.33
1.42
1.51
1.60
1.69
1.79
1.89
1.99
2.09
2.19
2.30
3.45
4.75 x 10-5
Velocidad
del sonido
c
(m/s)
299
312
319
325
331
337
343
349
355
360
366
371
377
382
387
436
480
Viscosidad
(lb-s/ft2)
Viscosidad
cinemática
(ft 2/s)
Velocidad
del sonido
(ft/s)
3.34 x 10-7
3.38
3.50
3.62
3.74
3.81
3.85
3.96
4.07
4.23
4.50
4.98
5.26
7.87 x 10-7
11.9 x 10-5
12.6
13.6
14.6
15.8
16.0
16.9
18.0
18.9
21.3
24.1
30.7
36.7
93.2 x 10-5
1028
1051
1074
1096
1117
1125
1138
1159
1180
1220
1258
1348
1431
1839
Temperatura
(°C)
Densidad
ρ
(kg/m3)
Viscosidad
μ
(N - s/m2)
-50
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
200
300
1.582
1.452
1.394
1.342
1.292
1.247
1.204
1.164
1.127
1.092
1.060
1.030
1.000
0.973
0.946
0.746
0.616
1.46 x 10-5
1.56
1.61
1.67
1.72
1.76
1.81
1.86
1.91
1.95
2.00
2.05
2.09
2.13
2.17
2.57
2.93 x 10-5
Temperatura
(°F)
Densidad
(slug/ft3)
-20
0
20
40
60
68
80
100
120
160
200
300
400
1000
0.00280
0.00268
0.00257
0.00247
0.00237
0.00233
0.00228
0.00220
0.00213
0.00199
0.00187
0.00162
0.00144
0.000844
Unidades inglesas
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Mecánica de Fluidos
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TABLA 4. Propiedades de la atmósfera estándar
Unidades SI
Altitud
(m)
0
500
1000
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
80000
Temperatura
(°K)
Presión
(KPa)
Densidad
(Kg/m3)
288.2
284.9
281.7
275.2
262.2
249.2
236.2
223.3
216.7
216.7
216.7
216.7
216.7
226.5
250.4
270.7
255.8
219.7
180.7
101.3
95.43
89.85
79.48
61.64
47.21
35.65
26.49
19.40
14.17
10.35
7.563
5.528
1.196
0.287
0.0789
0.0225
0.00551
0.00103
1.125
1.167
1.112
1.007
0.81194
0.6602
0.5258
0.4136
0.3119
0.2278
0.1665
0.1216
0.0889
0.0184
4.00x10-3
1.03x10-3
3.06x10-4
8.75x10-5
2.00x10-5
Altitud
(ft)
Temperatura
(°F)
Presión
(Ib/ft2)
Densidad
(slugs/ft3)
0
1 000
2000
5 000
10 000
15 000
20 000
25 000
30 000
35 000
36 000
40 000
50 000
59.0
55.4
51.9
41.2
23.4
5.54
-12.3
-30.1
-48.0
-65.8
-67.6
-67.6
-67.6
2116
2014
1968
1760
1455
1194
973
785
628
498
475
392
242
0.00237
0.00231
0.00224
0.00205
0.00176
0.00150
0.00127
0.00107
0.000890
0.000737
0.000709
0.000586
0.000362
Velocidad
del sonido
(m/s)
340
338
336
333
325
316
308
300
295
295
295
295
295
302
317
330
321
297
269
Unidades inglesas
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Velocidad
del sonido
(ft/s)
1117
1113
1109
1098
1078
1058
1037
1016
995
973
971
971
971
Mecánica de Fluidos
6
TABLA 5. Propiedades de los gases ideales a 300 ºK
R
CP
Fórmula
Masa molar
Química
Ft-lb/slug-ºR KJ/Kg-ºK Ft-lb/slug-ºR Kj/Kg-ºK
Gas
k
Aire
-
28.97
1 716
0.287
6 012
1.004
1.40
Argón
Ar
39.94
1 244
0.2081
3 139
0.5203
1.667
Dióxido de carbono
C02
44.01
1 129
0.1889
5 085
0.8418
1.287
Monóxido de carbono
CO
28.01
1 775
0.2968
6 238
1.041
1.40
Etano
C2H6
30.07
1 653
0.2765
10 700
1.766
1.184
Helio
He
4.003
12 420
2.077
31 310
5.193
1.667
Hidrógeno
H2
2.016
24 660
4.124
85 930
14.21
1.40
Metano
CH4
16.04
3 100
0.5184
13 330
2.254
1.30
Nitrógeno
N2
28.02
1 774
0.2968
6 213
1.042
1.40
Oxígeno
02
32.00
1 553
0.2598
5 486
0.9216
1.394
Propano
C3 H8
44.10
1 127
0.1886
10 200
1.679
1.12
Vapor de agua
H2O
18.02
2 759
0.4615
11 150
1.872
1.33
CV = C P − R,
k = C P CV
TABLA 6. Propiedades de líquidos comunes
A presión atmosférica y aproximadamente 60 a 70°F (16 a 21°C)
Líquido
Alcohol etílico
Benceno
Tetracloruro de
carbono
Gasolina
Glicerina
Queroseno
Mercurio
Aceite SAE 10
Aceite SAE 30
Trementina
Agua
Peso específico
γ
Densidad
ρ
Tensión superficial
σ
lb/ft
N/m
lb/ft3
N/m3
slugs/ft3
kg / M 3
49.3
56.2
7 744
8 828
1.53
1.75
789
902
0.0015
0.0020
99.5
15 629
3.09
1 593
42.4
78.6
50.5
845.5
57.4
57.4
54.3
62.4
6 660
12 346
7 933
132 800
9 016
9 016
8 529
9 790
1.32
2.44
1.57
26.29
1.78
1.78
1.69
1.94
680
1 258
809
13 550
917
917
871
998
Presión de vapor
Pv
psia
kPa
0.022
0.029
1.50
10.3
0.0018
0.026
12.50
86.2
0.0043
0.0017
0.032
0.0025
0.0024
0.0018
0.0050
0.063
0.025
0.467
0.036
0.035
0.026
0.073
2 x 10-6 1.4 x 10-5
-5
2.31 x 10 1.59 x 10
-3
7.7 x 10 5.31 x 10-2
0.34
2.34
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Mecánica de Fluidos
7
Tabla 7. Densidades relativas de algunos materiales
Material
Densidad
relativa
Liquido
Densidad
relativa
Aluminio
2.64
Benceno
0.879
Madera de balsa
0.14
Tetracloruro de carbono
1.595
Latón
8.55
Aceite de ricino
0.969
Hierro fundido
7.08
Petróleo crudo
0.82-0.92
Concreto (curado)
2.4*
Gasolina
0.72
Concreto (líquido)
2.5*
Glicerina
1.26
Cobre
8.91
Heptano
0.684
Hielo (0 C)
0.917
Keroseno
0.82
Plomo
11.4
Aceite lubricante
0.88
Roble
0.77
Mercurio
13.55
Acero
7.83
Octano
0.702
Styrofoam (1 pcf ')
0.0160
Agua de mar n
1.025
Styrofoam (3 pcf)
0.0481
Aceite SAE 1OW
0.92
Uranio (reducido)
18.7
Pino blanco
0.43
Agua
Aceite azul de E. V. Hill
0.998
0.797
Aceite rojo Meriam
0.827
Ftalato de dibutilo
1.04
Monocloronaftaleno
1.20
Bromoetilbenceno
(azul Meriam)
Tetrabromoetano
1.75
* Dependiendo del agregado
2.95
Figura 1. Densidades relativas del agua y mercurio
(De R. W. Fox y T. A. McDonald, Introducción a la Mecánica de Fluidos, 4a. ed., John Wiley & Sons, Inc., Nueva
York, 1995.)
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8
Figura 2. Viscosidad en función de la temperatura.
(De R. W. Fox y T. A. McDonald, Introducción a la Mecánica de Fluidos, 4a. ed., John Wiley & Sons, Inc., Nueva
York, 1995.)
Jean-François DULHOSTE – Escuela de Ingeniería Mecánica - ULA
Mecánica de Fluidos
9
Figura 3. Viscosidad cinemática (a presión atmosférica) en función de la
temperatura.
(De R. W. Fox y T. A. McDonald, Introducción a la Mecánica de Fluidos, 4a. ed., John Wiley & Sons, Inc., Nueva
York, 1995.)
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10
Tabla 8. Intervalos de viscosidad permisibles para las clasificaciones de
lubricantes de la SAE.
Intervalo de viscosidad (centistokes)
Tipo de
lubricante
Carter del cigüeñal
Transmisión
y eje
Fluido de
transmisión
automática
Número de
viscosidad
SAE
5W
10 W
20 W
20
30
40
50
75
80
90
140
250
Tipo A
a 0 ºF
a 210 ºF
Mínimo
Máximo
Mínimo
Máximo
1300
2600
1300
2600
10 500
3.9
3.9
3.9
5.7
9.6
12.9
16.8
9.6
12.9
16.8
22.7
15 000
39*
15 000
100 000
43*
75
120
200
120
200
7
8.5
*A 100 F.
Los números de viscosidad con W (por ejemplo, 20W) se clasifican mediante la viscosidad a 0 ºF. Aquellos sin W se
clasifican a partir de la viscosidad a 210 ºF.
Los aceites multigrado (por ejemplo, 10W-40) se formulan para minimizar la variación de la viscosidad con la
temperatura. Se emplean mejoradores del "índice de viscosidad" de alto polímero para mezclar estos aceites
multigrado. Tales aditivos son altamente no newtonianos; pueden sufrir una pérdida permanente de viscosidad debido
al deslizamiento.
Jean-François DULHOSTE – Escuela de Ingeniería Mecánica - ULA