Unidades Derivadas Hugo Espinosa Cardozo Metrología Instituto IACC 29-05-2017
Desarrollo 1. A partir de una investigación minuciosa sobre procesos productivos, determine y fundamente en que productivos puede estar presente la determinación de los siguientes números adimensionales. Numero de Arquímedes
El número de Arquímedes (Ar) (no se debe confundir con la constante de Arquímedes) se atribuye al físico griego Arquímedes en sus esfuerzos d e investigar el movimiento de los fluidos en función de sus diferencias de densidad. Se trata de un número adimensional de la forma:
g = aceleración gravitacional (9,81 m/s2) L = longitud
pl = Densidad de fluido (kg/m3) p = Densidad del cuerpo (kg/m3) µ = Viscosidad dinámica (kg/ sm) L = longitud característica de un cuerpo m. En general se utiliza en transferencias de movimientos y en particular en flotación, fluidización y movimiento debido a diferencias de densidad. Es proporcional a: Fuerzas gravitacionales / fuerzas viscosas Es importante reconocer que la hidrodinámica es un componente de la mecánica de fluidos, que estudia los movimientos de fluidos.
Aplicación Se utiliza en forma constante y trabajos más frecuentes, en los desarrollos de la ingeniería, como en los siguientes procesos: 1.-En Presas, como desahogar las presas utilizando presiones para pod er saber el grosor de las paredes. 2.-En la construcción de canales y acueductos, calculando la cantidad de agua que debe ser desalojada, la velocidad y en un tiempo calculado para este proceso. 3.-Plomeria, la creación de plomería sencilla en las casa para no se utilice demasiada agua, a gua, colectores fluviales, ayuda a las calles a evacuar el agua en las ciudades evitando inundaciones, etc. Son muchos los procesos que pueden utilizar este número adimensionales, como en la aviación, fabricación de barcos, fabricación de automóviles, au tomóviles, en los gatos hidráulicos, amortiguadores, frenos, procesos de refrigeración de motores, etc.
Numero de BIOT
Es un número de Biot (
) que se usa para cálculos de transmisión de calor en estado transitorio.
Jean-baptiste Biot relaciona la transferencia de calor por conducción dentro de un cuerpo, que por lo general, se utiliza en los disipadores con aleta (se utiliza para bajar la temperatura de algunos equipos), definiéndose como:
coeficientes de transferencia (W/m2 K)
longitud del cuerpo (m) conductividad térmica (kg/m3) El significado físico de este número se refiere al flujo de calor desde una esfera caliente sumergida en el fluido que lo rodea. Otra definición seria que relaciona la transferencia de calor por conducción dentro de un cuerpo y la transferencia de calor por convección en la superficie de dicho cuerpo. Biot en 1804, analizo la interacción entre la conducción en un sólido y la convección en sus superficies. El flujo de calor experimenta dos resistencias: La primera por conducción dentro del metal. La segunda por convección desde la esfera al fluido. De estas dos resistencias se presentan dos casos límites: A.- en caso que la esfera fuera metálica y el fluido fuera agua, la resistencia por convección excederá a la de conducción y por lo tanto el numero Biot será inferior a uno. B.- en el caso que la esfera fuera de un material aislante al calor, po r ejemplo espuma poliuretano, y el fluido fuera igual que el anterior, agua, la resistencia por conducción excederá a la convección y el número Biot será superior a uno.
2.- Para las siguientes mediciones realizadas en una empresa productiva, determine el nombre de la unidad (asociándolo a su símbolo correspondiente) o la magnitud según corresponda, de acuerdo a sus múltiplos o submúltiplos. Además, especifique a que unidad derivada corresponde:
0,0015 Zm : Esta medida corresponde a una unidad de longitud, Zettametro(Zm), (1 Zettametro = 10 ²¹ metros) 0,0015 Zm = 1,5 x 10 18 metros
84 x 10 -18 g : Esta medida corresponde a unidad de peso, gramo(g), (1 gramo = 1000 Kg) 84E-18 g = 8.4E-20 kg
2,4 *10³ N : Esta medida corresponde a unidad de fuerza, Newton(N), (1 newton = 0.22480894309971 lbf) 2,4E3 = 539.54146343931 lbf
98*10 -9 nm² : Esta medida corresponde a unidad de presión, Newton metro cuadrado(nm2), (1 nm2 = 1 E-5 bar) 98*10 -9 nm² = 98 E -13 -13
56000 µV : Esta medida corresponde a unidad de medida de potencial eléctrico, micro voltios (µV), (1 µV = 1 E-6) 56000 µV = 0,056 voltios.
41,5 *10 -15 Ω : Esta medida corresponde a unidad de resistencia eléctrica, Ohm(Ω), ( 1 Ohm = 1 E-16 mega ohm) 41,5 *10 -15 Ω = 41,5 E-19 E-19 M Ω
3.- Elija un proceso productivo investigado en la pregunta 1, y a partir de ello, determine los equipos involucrados en el proceso. Indique todas las unidades derivadas y todas aquellas presentes con nombres y símbolos especiales. Etapa del proceso productivo En presas, desahogo de presas utilizando presión
Equipos asociados y función del mismo Válvulas de retención manómetros de fluidos.
Unidad (derivada/nombre y símbolo especiales) Presión, Bar
Canales y acueductos, calculando la cantidad de agua que debe ser desalojada, la la velocidad y en un tiempo calculado para este proceso
caudalimetro
volumen, litros (l) por minuto
Plomería, la creación de plomería sencilla en las casa para no se utilice demasiada agua,
Flujometro medidor de agua
Volumen, litros(l) por minuto
Bibliografía Definiciones
Numero adimensionales https://es.scribd.com/doc/63614426/NUMEROS-ADIMENSIONALES https://es.wikipedia.org/wiki/N%C3%BAmero_adimensional Unidades físicas https://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Unidades Numero de biot https://es.wikipedia.org/wiki/N%C3%BAmero_de_Biot Transmisión de calor https://es.wikipedia.org/wiki/Transferencia_de_calor Definición de convección http://es.thefreedictionary.com/convecciones Zettametro https://es.wikipedia.org/wiki/Zettametro