es una compleja investigación sobre los principales problemas y conceptos de los fluidos y su movimiento

1. Flujo de fluidos
El flujo de fluidos estudia las leyes del movimiento de los fluidos y sus procesos de
interacción con los cuerpos sólidos. La Mecánica de Fluidos como hoy la
conocemos es una mezcla de teoría y experimento que proviene por un lado de los
trabajos iniciales de los ingenieros hidráulicos, de carácter fundamentalmente
empírico, y por el otro del trabajo de básicamente matemáticos, que abordaban el
problema desde un enfoque analítico.
La característica fundamental de los fluidos es la denominada fluidez. Un fluido
cambia de forma de manera continua cuando está sometido a un esfuerzo cortante,
por muy pequeño que sea éste, es decir, un fluido no es capaz de soportar un
esfuerzo cortante sin moverse durante ningún intervalo de tiempo.
Unos líquidos se moverán más lentamente que otros, pero ante un esfuerzo cortante
se moverán siempre. La medida de la facilidad con que se mueve vendrá dada por
la viscosidad que se trata más adelante, relacionada con la acción de fuerzas de
rozamiento. Por el contrario en un sólido se produce un cambio fijo γ para cada valor
de la fuerza cortante aplicada.
En realidad algunos sólidos pueden presentar en cierto modo ambos
comportamientos, cuando la tensión aplicada está por debajo de un cierto Gases.
Los gases presentan una gran compresibilidad, que influye sobre las características
del flujo, ya que tanto el volumen como la densidad varían con facilidad. En el caso
de los gases el movimiento térmico vence a las fuerzas atractivas y, por tanto
tienden a ocupar todo el volumen del recipiente que los contiene. Líquidos.
En el caso de los líquidos, por el contrario, la compresibilidad es muy débil. Esto es
debido a que las fuerzas atractivas entre las moléculas del líquido vencen al
movimiento térmico de las mismas, colapsando las moléculas y formando el líquido.
Al contrario que en el caso de los gases, que tendían a ocupar todo el volumen que
los contiene
El conocer y entender los principios básicos de la mecánica de fluidos es esencial
en el análisis y diseño de cualquier sistema en el cual el fluido es el elemento de
trabajo, como pueden ser los sistemas de tuberías para la conducción de reactivos
y productos, redes de servicios auxiliares para las necesidades de calentamiento o
enfriamiento, estimación del trabajo máximo que puede producir una
turbina, especificaciones de un compresor para obtener algún gas a presión,
selección de la bomba para mover un líquido, etc.

2. 1.1. Balance de energía mecánica
El desarrollo de una descripción analítica de un fluido en movimiento, se basa en la
expresión de las leyes físicas relacionadas con el flujo de fluidos, en una forma
matemática adecuada. Hay tres leyes físicas que se aplican a todos los flujos,
independientemente de la naturaleza del fluido que se esté considerando.
Estas leyes son: la conservación de la masa, del momento (segunda ley de Newton
del movimiento) y de la energía (primera ley de la termodinámica).
De manera general, las leyes de conservación de cualquiera de las tres propiedades
se establecen aplicando un balance de la propiedad, de la forma
Los balances macroscópicos de propiedad en el volumen de control comprendido
entre las secciones 1 y 2 conducen a las siguientes expresiones:
 Balance de Materia:
Caudal másico:
Siendo "m" el caudal másico (kg/s),  G el gasto másico o densidad de flujo total
de materia (kg/m2·s) y  el volumen específico (m3/kg)

3.  Balance de cantidad de movimiento:
 Balance de energía total:
Este balance, al aplicarse en régimen estacionario, tiene unidades de J/kg y
representa el balance de energía por unidad de masa; para obtener el balance con
unidades de flujo (J/s) se debe multiplicar todos los términos de la ecuación por el
caudal másico "m" (kg/s).
Las distintas magnitudes con subíndices 1 ó 2 representan los valores que les
corresponden en las secciones S1 y S2 del sistema,
 p1S1 2S2   y p: fuerzas de presión externas sobre el fluido en las
secciones S1 y S2 .
 mTg  : fuerza externa de la gravedad sobre la masa total del sistema mT.
F: fuerza que el fluido intercambia con la máquina, positiva o negativa según
la que reciba o la ejerza.
   0S: fuerza neta de rozamiento paredes-fluido.
p1 1  p2 2: trabajo que las fuerzas de presión externas ejercen sobre la
unidad de masa de fluido al pasar desde la sección S1 a la S2.
g(z z ) 1  2 : trabajo que la fuerza de la gravedad ejerce sobre la unidad de
masa de fluido al pasar desde la sección Sl a la S2 .
W: trabajo específico que la máquina ejerce sobre la unidad de masa de
fluido entre las secciones Sl y S2; es positivo o negativo si el trabajo hace
aumentar o disminuir la energía del sistema.
 Q: calor específico intercambiado con los alrededores por la unidad de
masa de fluido al pasar desde la sección S1 a la S2; será positivo o negativo
según sea ganado o perdido por el mismo.

4. 1.2. Líneas hidráulicas
Un sistema hidráulico utiliza un fluido bajo presión para accionar maquinaria o
mover componentes mecánicos. Los sistemas hidráulicos se utilizan en todo tipo de
entornos industriales grandes y pequeños, así como en edificios, equipos de
construcción y vehículos.
Las fábricas de papel, la tala de árboles, la fabricación, la robótica y el
procesamiento del acero son los principales usuarios de equipos hidráulicos.
El movimiento controlado de piezas o la aplicación controlada de fuerza es un
requisito común en las industrias. Estas operaciones se realizan principalmente
utilizando máquinas eléctricas o motores diesel, gasolina y vapor.
Este tipo de motores pueden proporcionar varios movimientos a los objetos
mediante el uso de algunos accesorios mecánicos como martinetes, palancas,
cremalleras, piñones, etc. Los fluidos encerrados (líquidos y gases) también se
pueden utilizar como motores principales para proporcionar movimiento y fuerza
controlada a los objetos o sustancias. Los sistemas de fluidos especialmente
diseñados pueden proporcionar movimientos tanto lineales como rotativos.
Este tipo de sistemas cerrados basados en fluidos que utilizan líquidos
incompresibles presurizados como medios de transmisión se denominan sistemas
hidráulicos. El sistema hidráulico funciona según el principio de la ley de Pascal que
dice que la presión en un fluido encerrado es uniforme en todas las direcciones.
La presión hidráulica se basa en el Principio de Pascal,
El Principio de Pascal es un principio de la mecánica de fluidos que establece que
la presión en un punto tiene una dirección infinita, y por lo tanto la presión cambiada
en cualquier punto en un líquido incompresible presurizado se transmite a través del
fluido, de tal forma que el mismo cambio ocurre en todas partes.
El principio, cuando se escribe matemáticamente, es el siguiente:
∆P= ρg x (∆h)
∆P es la presión hidrostática o, más simplemente, la diferencia de presión de dos
puntos dentro de una columna de fluido. A la unidad para la presión se le denomina
en el Sistema internacional, Pascales.
Aquí, ρ es la densidad del fluido en kilogramos por metro cúbico. El término g en la
ecuación anterior significa la aceleración debida a la gravedad. ∆h es la altura del

5. fluido por encima del punto de medición en la columna de fluido, que se mide en
metros.
La ecuación anterior puede entenderse muy bien de manera intuitiva. El cambio en
la presión ocurre debido al cambio en la energía potencial del líquido por unidad de
volumen del líquido, que a su vez es causada por la aceleración debida a la
gravedad.
El fluido hidráulico es el medio a través del cual un sistema hidráulico transmite su
energía y, teóricamente, se puede utilizar prácticamente cualquier fluido.
Sin embargo, debido a la presión de operación (3000 a 5000 psi) que la mayoría
de los sistemas hidráulicos generan en combinación con las condiciones
ambientales y los estrictos criterios de seguridad bajo los cuales debe operar el
sistema, el fluido hidráulico que se utiliza debe tener las siguientes propiedades:
Alto punto de inflamación.
En el caso de una fuga hidráulica, no debe producirse la ignición del fluido a las
temperaturas normales de funcionamiento de los componentes circundantes. Se
han desarrollado fluidos hidráulicos especiales con propiedades resistentes al
fuego. La temperatura de auto-ignición de la mayoría de los fluidos hidráulicos está
en el rango de 475 grados centígrados.
Viscosidad adecuada.
Los sistemas hidráulicos deben funcionar eficientemente en un amplio espectro de
temperaturas. El fluido utilizado debe fluir fácilmente a temperaturas muy bajas, pero
también debe mantener una viscosidad adecuada a altas temperaturas. El aceite
hidráulico ideal tendrá un punto de congelación muy bajo y un punto de ebullición
muy alto.
Propiedades del lubricante.
El fluido hidráulico actúa como lubricante para las bombas, actuadores y motores
del sistema. El fluido debe tener propiedades anticorrosivas y ser térmicamente
estable.
Capacidad Térmica/Conductividad.
El fluido hidráulico actúa como refrigerante del sistema. El fluido debe ser capaz de
absorber y liberar calor fácilmente.
Elementos de un sistema hidráulico
Los principales elementos que componen un sistema hidráulico son el depósito, la
bomba, la(s) válvula(s) y el(los) actuador(es): motor, cilindro, etc.

6. Depósito
El propósito del depósito hidráulico es retener un volumen de fluido, transferir calor
del sistema, permitir que los contaminantes sólidos se asienten y facilitar la
liberación de aire y humedad del fluido.
Bomba
La bomba hidráulica transmite energía mecánica a la energía hidráulica. Esto se
hace por el movimiento del fluido que es el medio de transmisión. La energía
mecánica se convierte en energía hidráulica mediante el caudal y la presión de una
bomba hidráulica.
Las bombas hidráulicas funcionan creando un vacío en la entrada de la bomba,
forzando el líquido de un depósito a una línea de entrada y a la bomba. La acción
mecánica envía el líquido a la salida de la bomba y, al hacerlo, lo introduce en el
sistema hidráulico.
Hay varios tipos de bombas hidráulicas incluyendo engranajes, paletas y pistones.
Todas estas bombas tienen diferentes subtipos destinados a aplicaciones
específicas, como una bomba de pistón de eje curvo o una bomba de paletas de
caudal variable.
Todas las bombas hidráulicas funcionan según el mismo principio, que consiste en
desplazar el volumen de fluido contra una carga o presión resistente. Pero hay dos
tipos que destacan y son las más utilizadas que se describen a continuación:
Bombas centrífugas: La bomba centrífuga utiliza energía cinética rotacional para
entregar el fluido. La energía de rotación proviene normalmente de un motor o de
un motor eléctrico.
Bombas de pistón: La bomba de pistón es una bomba de émbolo positivo. También
se conoce como bomba de desplazamiento positivo o bomba de pistón. Se utiliza a
menudo cuando se trata de cantidades relativamente pequeñas y la presión de
entrega es bastante grande. La construcción de estas bombas es similar a la del
motor de cuatro tiempos.
Válvulas
Las válvulas hidráulicas se utilizan en un sistema para arrancar, detener y dirigir el
flujo de fluido. Las válvulas hidráulicas están compuestas de paletas o carretes y
pueden ser accionadas por medios neumáticos, hidráulicos, eléctricos, manuales o
mecánicos.
Actuadores
Los actuadores hidráulicos son el resultado final de la ley de Pascal. Aquí es donde
la energía hidráulica se convierte de nuevo en energía mecánica. Esto puede
hacerse mediante el uso de un cilindro hidráulico que convierte la energía hidráulica
en movimiento y trabajo lineal, o un motor hidráulico que convierte la energía
hidráulica en movimiento y trabajo rotativo.

7. Al igual que las bombas hidráulicas, los cilindros hidráulicos y los motores
hidráulicos tienen varios subtipos diferentes, cada uno de los cuales está diseñado
para aplicaciones de diseño específicas.
Cilindros hidráulicos
Un cilindro hidráulico es un mecanismo que convierte la energía almacenada en el
fluido hidráulico en una fuerza utilizada para mover el cilindro en una dirección lineal.
También tiene muchas aplicaciones y puede ser de simple o doble efecto.
Como parte del sistema hidráulico completo, los cilindros inician la presión del fluido,
cuyo caudal es regulado por un motor hidráulico.
Motores hidráulicos
La conversión de la presión y el flujo hidráulico en par y luego en rotación es la
función de un motor hidráulico, que es un actuador mecánico.
1.3 Medidores de flujo
Los medidores de flujo son instrumentos que monitorean, miden o registran la tasa
de flujo, el volumen o la masa de un gas o líquido. Tener acceso y control a estos
datos de flujo precisos, oportunos y fiables es esencial para la calidad del producto,
una mayor seguridad de las operaciones, el control de costos y el cumplimiento de
las normas.
Los medidores de flujo son instrumentos que controlan, miden o registran la tasa de
flujo, el volumen o la masa de un gas o líquido. También es posible que los conozca
como contadores de flujo, indicadores de flujo, medidores de líquido o sensores de
tasa de flujo.
Los medidores de flujo aportan un control y/o monitoreo preciso de lo que pasa por
un caño o una tubería, incluyendo agua, aire, vapor, aceite, gases y otros líquidos.
Los medidores de flujo específicos para una aplicación permiten a los gestores de
instalaciones, contratistas de control, ingenieros consultores y otras partes
interesadas:
 Entender y controlar las operaciones de flujo
 Identificar y mejorar las eficiencias
 Abordar los problemas del equipo y el uso irresponsable
 Tener acceso a datos precisos, oportunos y fiables y un control esencial para
la calidad del producto, una mayor seguridad de las operaciones, el control
de costos y el cumplimiento de las normas.

8. Tipos de medidores de flujo
Badger Meter ofrece soluciones de medidores de flujo que mejoran las
operaciones dentro del diseño y la construcción de edificios, las industrias de
petróleo y gas, agua y aguas residuales, y química y petroquímica, lo cual incluye
las siguientes tecnologías:
 Medidores de presión diferencial (differential pressure, DP)
 Medidores de desplazamiento positivo (positive displacement, PD)
 Medidores ultrasónicos
 Medidores Vortex
 Medidores Coriolis
 Medidores electromagnéticos
 Medidores de área variable
 Medidores de turbina
1.4 Bombas y compresores
Las bombas y los compresores pertenecen al grupo de las máquinas de trabajo y
son componentes centrales de las instalaciones de la ingeniería de procesos. Para
los futuros ingenieros y personal especializado, poseer un conocimiento preciso
sobre la construcción y el funcionamiento de estos componentes es una parte
indispensable de su formación.
Las bombas se encargan de transportar fluidos incompresibles. En base al principio
operativo, se diferencia entre bombas centrífugas y bombas de desplazamiento
positivo.
Los compresores se encargan de transportar y comprimir sustancias gaseosas. En
base a la altura de la presión generada, se diferencia entre:
 ventiladores p < 1,1 bar
 soplantes p = 1,1 – 3,0 bar
 compresores p > 3,0 bar

9. Una variante muy utilizada son los compresores de émbolo. Los compresores de
émbolo pueden ser de una etapa o de varias etapas.
Con el ET 500, dispone de un equipo con el que puede profundizar fácilmente en el
funcionamiento de un compresor de émbolo de dos etapas. Un software le ayuda a
registrar los valores de medición y a evaluar los ensayos.