bases sobre mecánica de fluidos aplicada a la filtración automotriz

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

��

Visión integral de un Filtro

��

Conocimientos necesarios para comprenderComo se diseña y funciona un filtro

Como es la Lubricación a nivel microscópico



Repaso de Ecuaciones



Repaso de Unidades de Medida y conversión


Unidades de Longitud


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


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


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


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)


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

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)

bases sobre mecánica de fluidos aplicada a la filtración automotriz

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