FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES, MATEMÁTICAS Y DEL MEDIO AMBIENTE DEPARTAMENTO DE QUÍMICA INGENIERÍA EN QUÍMICA
MANUAL DE DATOS PARA P ARA LA ESPECIALIDAD DE INGENIERÍA INGENIERÍ A QUÍMICA Elizabeth Troncoso Ahués
2014 Versión 4
PRÓLOGO Este manual tiene como propósito compilar una variada gama de información que suele ser utilizada en las distintas asignaturas que cursan los estudiantes de Ingeniería Química, tanto en sus cursos de Ciencias Básicas como en aquéllos relacionados directamente con las temáticas de su especialidad. Sin embargo, este manual también puede ser de gran ayuda para estudiantes que cursan otras carreras relacionadas con la Ingeniería de Procesos, donde cursos como Termodinámica, Mecánica de Fluidos o Transferencia de Calor, por nombrar algunos, suelen ser comunes con la Ingeniería Química. La información que aquí se presenta ha sido obtenida a partir de diversas fuentes bibliográficas, la cual ha sido revisada minuciosamente para otorgar una fuente rápida y fidedigna de los antecedentes expuestos. Con ello se ha intentado generar las bases para la elaboración de un libro formal. Sin embargo, con este documento se pretende dar los primeros avances que, desde ya, es un punto de partida para la realización de un documento mucho más completo que englobe diversos tópicos para cada área de la Ingeniería. Sólo espero que, si el tiempo lo permite, en un corto plazo pueda cumplir dicha meta ambiciosa. Finalmente, quisiera agradecer el gran compromiso y apoyo que me ha brindado una de mis estudiantes de la especialidad, Srta. Macarena Ramírez, quien me ha acompañado en este camino y ha colaborado enormemente en la compilación de información, así como también en la revisión y edición del presente documento. Junto con ella, quisiera agradecer también las observaciones efectuadas por varios estudiantes quienes ayudaron a mejorar la calidad técnica de este texto.
Dra. Elizabeth Troncoso Ahués Departamento de Química
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| Manual de Datos para la Especialidad de Ingeniería Química
PRÓLOGO Este manual tiene como propósito compilar una variada gama de información que suele ser utilizada en las distintas asignaturas que cursan los estudiantes de Ingeniería Química, tanto en sus cursos de Ciencias Básicas como en aquéllos relacionados directamente con las temáticas de su especialidad. Sin embargo, este manual también puede ser de gran ayuda para estudiantes que cursan otras carreras relacionadas con la Ingeniería de Procesos, donde cursos como Termodinámica, Mecánica de Fluidos o Transferencia de Calor, por nombrar algunos, suelen ser comunes con la Ingeniería Química. La información que aquí se presenta ha sido obtenida a partir de diversas fuentes bibliográficas, la cual ha sido revisada minuciosamente para otorgar una fuente rápida y fidedigna de los antecedentes expuestos. Con ello se ha intentado generar las bases para la elaboración de un libro formal. Sin embargo, con este documento se pretende dar los primeros avances que, desde ya, es un punto de partida para la realización de un documento mucho más completo que englobe diversos tópicos para cada área de la Ingeniería. Sólo espero que, si el tiempo lo permite, en un corto plazo pueda cumplir dicha meta ambiciosa. Finalmente, quisiera agradecer el gran compromiso y apoyo que me ha brindado una de mis estudiantes de la especialidad, Srta. Macarena Ramírez, quien me ha acompañado en este camino y ha colaborado enormemente en la compilación de información, así como también en la revisión y edición del presente documento. Junto con ella, quisiera agradecer también las observaciones efectuadas por varios estudiantes quienes ayudaron a mejorar la calidad técnica de este texto.
Dra. Elizabeth Troncoso Ahués Departamento de Química
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| Manual de Datos para la Especialidad de Ingeniería Química
ÍNDICE Contenido 1.
2. 3. 4. 5. 6.
7. 8. 9. 10.
Página
Sistema Internacional de Unidades 1.1. Unidades básicas 1.2. Unidades derivadas sin dimensión 1.3. Unidades SI derivadas, expresadas a partir de unidades básicas y suplementarias 1.4. Unidades SI derivadas con nombres y símbolos especiales 1.5. Unidades SI derivadas, expresadas a partir de las que tienen nombres especiales 1.6. Nombres y símbolos de múltiplos y submúltiplos decimales de unidades SI Abreviaturas y símbolos de las unidades del sistema métrico y sistema inglés Constantes y propiedades de interés Temperatura Presión 5.1. Factores de conversión de unidades de presión Factores de conversión 6.1. Longitud 6.2. Área 6.3. Volumen 6.4. Masa 6.5. Tiempo 6.6. Densidad 6.7. Flujo volumétrico 6.8. Flujo másico 6.9. Velocidad 6.10. Viscosidad 6.11. Volumen específico 6.12. Energía, trabajo y calor 6.13. Fuerza 6.14. Potencia 6.15. Calor específico 6.16. Entalpía y entalpía específica 6.17. Entropía y entropía específica 6.18. Conductividad térmica 6.19. Coeficiente de transferencia de calor 6.20. Concentración Constante universal de los gases Valores del factor de conversión g c c Pesos atómicos Propiedades de algunas sustancias 10.1. Propiedades del agua 10.2. Propiedades del aire a presión atmosférica 10.3. Propiedades de la atmósfera estándar 10.4. Propiedades de líquidos comunes 10.5. Densidades relativas relativ as de algunos materiales sólidos 10.6. Densidades relativas relativ as de líquidos 10.7. Densidades relativas relativ as del agua y mercurio 10.8. Viscosidad y densidad de líquidos 10.9. Viscosidad de gases y vapores 10.10. Constantes críticas crític as de algunos compuestos orgánicos e inorgánicos 10.11. Capacidad calorífica de líquidos y vapores seleccionados 10.12. Capacidad calorífica de sólidos seleccionados 10.13. Razones de capacidades caloríficas calorífic as de gases a 1 atm de presión 10.14. Presiones de vapor de diversos compuestos 10.15. Conductividad térmica de aislantes y algunos materiales de construcción 10.16. Conductividades térmicas y gravedades específicas de metales y aleaciones 10.17. Conductividades térmicas de líquidos
4 4 4 4 4 5 5 6 8 9 10 10 11 11 11 11 11 11 12 12 12 12 12 13 13 13 14 14 14 14 15 15 15 16 16 17 18 18 19 20 21 21 22 23 24 27 29 32 34 35 37 38 41 42
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Índice (continuación) Contenido 11.
12. 13. 14.
15.
Página
Tablas de vapor de agua 11.1. Mezcla líquido-vapor según temperatura de saturación 11.2. Mezcla líquido-vapor según presión de saturación 11.3. Vapor sobrecalentado 11.4. Líquido subenfriado 11.5. Saturación líquido-vapor Gráficos para el factor de compresibilidad Números adimensionales importantes Información técnica 14.1. Fracciones y decimales de pulgada y su equivalente en milímetros 14.2. Dimensiones de tubos de acero para condensadores e intercambiadores de calor 14.3. Dimensiones normalizadas de tuberías de acero (IPS) 14.4. Dimensiones de tuberías de cobre (ASTM B-88) 14.5. Longitud equivalente para algunas conexiones y válvulas Fórmulas y tablas matemáticas 15.1. Constantes notables 15.2. Productos y factores notables 15.3. Fórmulas geométricas 15.4. Funciones trigonométricas 15.5. Números complejos 15.6. Funciones exponenciales y logarítmicas 15.7. Soluciones de ecuaciones algebraicas 15.8. Geometría analítica en el plano 15.9. Geometría analítica en el espacio 15.10. Tabla de derivadas 15.11. Derivadas parciales 15.12. Integrales indefinidas 15.13. Ecuaciones diferenciales básicas y sus soluciones 15.14. Fórmulas de análisis vectorial 15.15. Tabla con algunas transformadas de Laplace
44 44 46 48 53 54 55 57 58 58 59 60 61 62 63 63 64 65 68 68 69 70 71 71 72 73 74 75 76 77
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1.
SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES
1.1.
Unidades básicas Magnitud Longitud Masa Tiempo Intensidad de corriente eléctrica Temperatura termodinámica Cantidad de sustancia Intensidad luminosa
1.2.
Nombre Radián Estereorradián
Símbolo rad sr
Expresión en unidades SI básicas m m-1= 1 m2 m-2= 1
Unidades SI derivadas, expresadas a partir de unidades básicas y suplementarias Magnitud Superficie Volumen Velocidad Aceleración Número de ondas Masa en volumen Velocidad angular Aceleración angular
1.4.
Símbolo m kg s A K mol Cd
Unidades derivadas sin dimensión Magnitud Ángulo plano Ángulo sólido
1.3.
Nombre metro kilogramo segundo ampere kelvin mol candela
Nombre metro cuadrado metro cúbico metro por segundo metro por segundo cuadrado metro a la potencia menos uno kilogramo por metro cúbico radián por segundo radián por segundo cuadrado
Símbolo m2 m3 m/s m/s 2 m -1 kg/m 3 rad/s rad/s 2
Unidades SI derivadas con nombres y símbolos especiales
Magnitud
Nombre Símbolo
Frecuencia Fuerza Presión Energía Potencia Carga eléctrica Potencial eléctrico Resistencia eléctrica Capacidad eléctrica Flujo magnético Inducción magnética Inductancia
hertz newton pascal joule watt coulomb volt ohm farad weber tesla henry
Hz N Pa J W C V
F Wb T H
Expresión en otras unidades SI N·m-2 N·m J·s -1 W·A-1 V·A-1 C·V -1 V·s Wb·m -2 Wb·A-1
Expresión en unidades SI básicas s-1 m·kg·s-2 m-1·kg·s-2 m2·kg·s-2 m2·kg·s-3 s·A 2 m ·kg·s-3·A-1 m2·kg·s-3·A-2 m-2·kg-1·s4·A2 m2·kg·s-2·A-1 kg·s-2·A-1 m2·kg s-2·A-2
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1.5.
Unidades SI derivadas, expresadas a partir de las que tienen nombres especiales
Magnitud Viscosidad dinámica Entropía Capacidad térmica másica Conductividad térmica Intensidad del campo eléctrico
1.6.
Nombre
Símbolo
pascal segundo joule por kelvin joule por kilogramo kelvin watt por metro kelvin volt por metro
Pa·s J/K J/(kg·K) W/(m·K) V/m
Expresión en unidades SI básicas m -1·kg·s-1 m2·kg·s-2·K-1 m2·s-2·K-1 m·kg·s-3·K-1 m·kg·s -3·A-1
Nombres y símbolos de múltiplos y submúltiplos decimales de unidades SI Factor 1024 1021 1018 1015 1012 109 106 103 102 101
Prefijo yotta zeta exa peta tera giga mega kilo hecto deca
Símbolo Y Z E P T G M k h da
Factor 10 -1 10-2 10-3 10 -6 10-9 10 -12 10-15 10-18 10 -21 10 -24
Prefijo deci centi mili micro nano pico femto atto zepto yocto
Símbolo d c m μ
n p f a z y
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2. ABREVIATURAS Y SÍMBOLOS DE LAS UNIDADES DEL SISTEMA MÉTRICO Y SISTEMA INGLÉS Nombre atmósfera británico british thermal unit btu por pie cúbico btu por libra grado Celsius (centígrado) grado Fahrenheit grado Rankine caloría centímetros cúbicos = cm³ = ml centímetro centímetro cuadrado centímetro cúbico centímetros cúbicos por gramo centiStoke caballo de vapor (métrico) galón seco decímetro pies (foot) pies cuadrados pies cúbicos pies cúbicos por libra gramo grano galón horse power pulgada (inch) pulgada cuadrada pulgada cúbica pulgadas de mercurio pulgadas cúbicas por libra kilocaloría kilocaloría por kilogramo kilocaloría por metro cúbico kilogramo kilogramo por centímetro cuadrado kilogramo por hora kilogramo fuerza kilogramo masa kilogramo por metro cuadrado kilogramo por metro cúbico kilogramos por segundo kilómetro kilómetros cuadrados kilómetros por hora litro litros por kilogramo
Símbolo atm brit (UK) btu btu/ft³ btu/lb °C °F R cal cc cm cm² cm³ cm³/g cSt cv d gal dm ft ft² ft³ ft³/lb g gr gal hp in in² in³ in Hg in³/lb kcal kcal/kg kcal/m³ kg kg/cm² kg/h kgf kgm kg/m² kg/m³ kg/s km km² km/h L L/kg | Manual de Datos para la Especialidad de Ingeniería Química
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Abreviaturas y símbolos de las unidades del Sistema Métrico y Sistema Inglés (continuación) Nombre litros por minuto libra libras por pulgada cuadrada libra fuerza por pulgada cuadrada metro milla millas por hora millas por minuto milla náutica minuto mililitro = cc = cm³ (de líquido) milímetro milímetros de mercurio metros cúbicos por segundo onza (avoirdupois) onza troy poise pound per square inch pound per square inch absolute (libra por pulgada cuadrada absoluta) pound per square inch gauge (libra por pulgada cuadrada manométrica) segundo Stoke tonelada Torricelli = mm Hg ton de refrigeración standard comercial estadounidense
Símbolo L/min lb lb/in² lbf/in 2 m mi mi/h mi/min mi naut min ml mm mm Hg m³/s oz oz t P psi psia psig s St ton Torr T.R. US (USA)
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3.
CONSTANTES Y PROPIEDADES DE INTERÉS
Constante Aceleración de gravedad media de la Tierra (nivel mar) Cero absoluto Constante de Boltzman Constante de los gases específica del aire seco Constante de Planck Constante de Stefan-Boltzmann Constante de Wien Constante específica de los gases del vapor de agua Constante solar Constante universal de los gases Declinación del eje de la Tierra Densidad del agua a presión estándar Densidad del aire seco a presión estándar Densidad del hielo a presión estándar Densidad del mercurio a 20ºC Distancia media Sol-Tierra Masa de la Tierra Número de Avogadro Período orbital de la Luna Período orbital de la Tierra Peso molecular del agua Peso molecular del aire seco Presión superficial estándar Radio de la Tierra en el Ecuador Radio medio de la Tierra Radio medio del Sol Tensión superficial del agua a 20ºC Velocidad de la luz Velocidad de rotación ecuatorial Velocidad del sonido Viscosidad del agua a 20ºC
Magnitud 9,807 m/s - 273,15 ºC = 0 K 1,38 · 10 -23 J/K 287,053 J/K·kg 6,63 · 10 -34 J s 5,67 · 10 -8 W/m2·K4 2,898 · 10 -3 m·K 461,5 J/K·kg 1368 W/m 2 8,314 J/K·mol 23,45º 1000 kg/ m 3 1,29 kg/ m 3 917 kg/ m 3 13546 kg/ m 3 1,49598 · 10 11 m 5,9742 · 10 24 kg 6,02 · 10 23 mol -1 27,32 días 365,25463 días 18,02 kg/kmol 28,966 kg/kmol 1013,25 hPa 6378 km 6,3 · 10 6 m 6,96 · 10 8 m 72,75 · 10 -3 N/m 3,00 · 10 8 m/s 465 m/s 343,15 m/s 1,0 g/m·s
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4.
TEMPERATURA (Temperature)
Existen cuatro escalas de temperatura: Fahrenheit, Centígrada (o Celsius), Kelvin y Rankine. La escala de temperatura Fahrenheit utiliza como puntos de referencia la temperatura del cuerpo humano (100°F) y la de una mezcla de hielo con sal (0°F), mientras que la escala de temperatura Centígrada utiliza la temperatura de una mezcla de hielo y agua pura (0°C) y la de ebullición del agua pura a 1 atm de presión (100°C). Ambas escalas tienen valores positivos (sobre el cero) y valores negativos (bajo el cero). Cuando se necesitan temperaturas absolutas, es decir sin valores negativos, se utilizan las escalas de temperatura absolutas que comienzan de cero hacia arriba. En el cero absoluto (mínima temperatura posible en la tierra) se asume que el movimiento molecular de cualquier sustancia se detiene y que hay ausencia total de calor. Las escalas de temperatura Kelvin y Rankine son escalas absolutas. La escala Kelvin usa las mismas divisiones que la escala Celsius y el cero absoluto (0 K) equivale a -273,15°C. La escala Rankine usa las mismas divisiones que la escala Fahrenheit y el cero absoluto (0 R) equivale a -460°F. Las fórmulas para convertir grados de temperatura de una escala a otra se muestran a continuación: °F = 1,8 °C + 32 = 9/5 °C + 32 °C = 5/9 (°F - 32) = (°F - 32) /1,8 K = °C + 273,15 K = 5/9 R R = °F + 459,69 R = 1,8 K
ΔT (K) = ΔT (ºC) ΔT (R) = ΔT (ºF)
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5.
PRESIÓN (Pressure)
La presión se define como la fuerza aplicada sobre una superficie. Su unidad en el Sistema Internacional de Unidades es el N/m² = Pascal (Pa). Es importante recordar que existen tres tipos de presión: atmosférica, manométrica y absoluta. a) Presión Atmosférica (o Barométrica): Presión ejercida por el peso del aire atmosférico, la cual varía con la altitud sobre el nivel del mar. El valor de la presión atmosférica al nivel del mar es: Sistema Internacional: 101325 Pa = 101,325 kPa Sistema Métrico: 1,033 kg/cm² = 760 mm Hg Sistema Inglés: 14,696 psi = 14,696 lbf/in 2 = 29,92 in Hg b) Presión Manométrica: Presión medida con un manómetro al interior de un sistema cerrado, la cual puede ser mayor o menor que la presión atmosférica. c) Presión Absoluta: Es la suma de la presión atmosférica más la presión manométrica. Si esta última es positiva se suman y, si es negativa, dichas presiones se restan. En la práctica, muchos problemas se resuelven con el uso de presiones absolutas. La escala de presión absoluta se inicia en el cero absoluto (0 Pa), que corresponde al vacío absoluto, y de allí la presión aumenta. Nota: En el sistema inglés existe una clara diferencia entre presión absoluta y manométrica. Si l a presión es absoluta se expresa como psia (pound per square inch absolute) y si la presión es manométrica se expresa como psig (pound per square inch gauge).
5.1.
Factores de conversión de unidades de presión
kPa
kg/cm²
lb/in² (psia)
x 0,010197 x 0,14504 x 7,5 x 0,2953 x 0,01 x 0,00987 x 98,067 x 14,2233 x 735,559 x 28,959 x 0,9807 x 0,9678 x 6,89476 x 0,07031 x 51,715 x 2,036 x 0,06895 x 0,06805
= kg/cm² = lb/in² (psia) = mm Hg abs. = in Hg abs. = bar = atm = kPa = lb/in² (psi) = mm Hg = in Hg = bar = atm = kPa = kg/cm² = mm Hg = in Hg = bar = atm
mm Hg (Torr)
in Hg
atm
x 0,1333 x 0,00136 x 0,01934 x 0,03937 x 0,00133 x 0,00132 x 3,3864 x 0,03453 x 0,49115 x 25,4 x 0,03386 x 0,03342 x 101,325 x 1,03323 x 14,696 x 760 x 29,9213 x 1,01325
= kPa = kg/cm² = lb/in² (psi) = in Hg = bar = atm = kPa = kg/cm² = lb/in² (psi) = mm Hg = bar = atm = kPa = kg/cm² = lb/in² (psi) = mm Hg = in Hg = bar 10
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6.
FACTORES DE CONVERSIÓN (Unit Conversion Factors)
6.1.
Longitud (Lenght)
6.2.
6.3.
10 μm 1 cm
10 mm 1 cm
100 cm 1m
1000 mm 1m
1000 m 1 km
12 in 1 ft
30,48 cm 1 ft
39,37 in 1m
3 ft 1 yd
5280 ft 1 mi
1,152 mi 1 mi naut
3,281 ft 1m
0,01 hm 1m
10 nm 1m
10 cm 1m
10 mm 1m
10 m 1 km
144 in 1 ft
929 cm 1 ft
6,45 cm 1 in
1,609 km 1 mi
0,9144 m 1 yd
9,4605∙10 km
1 año luz
640 acres 1 mi
2,59 km 1 mi
1550 in 1m
0,155 in 1 cm
43560 ft 1 acre
10,76 ft 1m
10000 m 1 hectárea
Volumen (Volume)
61,024 in 1L
10 cm 1m
1000 mL 1L
1728 in 1 ft
43.23 gal US 1 barril
6.5.
2,54 cm 1 in
Área (Area)
1000 L 1m
6.4.
10 cm 1 km
35,31 ft 1m
1,2 gal US 1 gal UK
1000 cm 1L 2,832∙10 cm
1 ft
1000 cm 1 dm
28,32 L 1 ft
3,7854 L 1 gal US
16,387 cm 1 in
231 in 1 gal US
7,48 gal US 1 ft
264,17 gal US 1m
Masa (Mass) 1000 g 1 kg
1000 kg 1 ton métrica
32,174 lb 1 slug
10- kg 1 μg
2000 lb 1 ton corta 10- kg 1 mg
2240 lb 1 ton larga
453,59 g 1 lb
2,2046 lb 1 kg
16 oz 1 lb
14,583 oz t 1 lb
Tiempo (Time) 60 s 1 min 10 años 1 década
3600 s 1h
86400 s 1 día
3,1536·10 s 1 año
24 h 1 día
1440 min 1 día
100 años 1 siglo
1000 años 1 milenio 11
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6.6.
Densidad (Density) 1000 g/L 1 g/cm
1728 lb/ft 1 lb/in
119,83 kg/m 1 lb/gal
6.7.
(1000/M) gmol/L 1 g/cm
1 L/s 2,1191 ft /min
1 ft /min 28,315 L/min
(62,43/M) lbmol/ft 1 g/cm
7,482 lb/ft 1 lb/gal 515,4 kg/m 1 slug/ft
8,345 lb/gal UK 1 g/cm 32,174 lb/ft 1 slug/ft
0.063 L/s 1 gal/min
1 ft /min 7,4798 gal/min
1 m /h 16,667 L/min
1 m /h 0,589 ft /min
1 m /h 4,4029 gal/min
1 ft /h 0,02832 m /h
Flujo másico (Mass flow) 1 kg/h 2,2046 lb/h
6.9.
16,02 kg/m 1 lb/ft
Flujo volumétrico (Volume flow) 1 L/s 3,6 m /h
6.8.
62.43 lb/ft 1 g/cm
1 kg/h 0,000278 kg/s
1 kg/h 0,001 ton/h
1 lb/h 0,000126 kg/s
1 kg/s 3,6 ton/h
1 ton/h 2204,623 lb/h
1 m/min 0,0547 ft/s
1 km/h 0,911 ft/s
Velocidad (Speed) 1 m/s 3,6 km/h
1 m/s 3,28083 ft/s
1 km/h 0,6214 mi/h
1 ft/s 0,6818 mi/h
1 m/s 2,237 mi/h
1 m/min 0,06 km/h
1 mi/h 26,82 m/min
6.10. Viscosidad (Viscosity)* 1P 1 g/cm s
100 cP 1P
1,1583·10 lb/ft h 1 lbf s/ft 0,001 Pa s 1 cP
360 kg/m h 1P 0,672 lb/ft s 1 kg/m s
1000 cP 1 kg/m s 4,788·10 cp 1 lbf s/ft
3,6 kg/m h 1 cP 47,88 kg/m s 1 lbf s/ft
14,882 P 1 lb/ft s 0,1 Pa s 1P
2,42 lb/ft h 1 cP 1 N s/m 1 Pa s
1 N s/m 1 kg/m s
* 1 kgf = 9.8066 N (aceleración de la gravedad).
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6.11. Volumen específico (Specific volume) 1728 in /lb 1 ft /lb
0,016 ft /lb 1 L/kg
0,016 ft /lb 1 dm³/kg
0,016 ft /lb 1 cm³/g
16,02 ft /lb 1 m³/kg
1000 L/kg 1 m /kg
1000 dm /kg 1 m /kg
1000 cm /g 1 m /kg
27680 in /lb 1 m /kg
0,1605 ft /lb 1 gal UK/lb
6.12. Energía, Trabajo y Calor (Energy, Work and Heat) Cuando se aplica una fuerza sobre un objeto y éste se desplaza cierta distancia decimos que se ha efectuado trabajo sobre dicho objeto. En el Sistema Internacional de Unidades, la unidad de trabajo es el Newton-metro (N·m), equivalente al Joule (J). Otras unidades de trabajo son la dina por cm (dina·cm, igual a erg) y el kilogramo-fuerza por metro (kgf·m). Por otra parte, la energía es la capacidad o habilidad de hacer trabajo, por lo que sus unidades son las mismas que el trabajo. Particularmente, el calor es una forma de energía, por lo que sus unidades son las mismas que el trabajo y energía. En el sistema inglés la unidad de calor es British Thermal Unit (BTU). 1 erg 1 dina cm
1J 1Nm
2,685·106 J 1 hp h
0,73756 lbf ft 1J
0,00512 ft psi 1J 1055,04 J 1 BTU
10 ergs 1J
9,8067 J 1 kgf m
4,184 J 1 cal 2,778·10-7 kW h 1J
9,869·10-3 L atm 1J
1,1622·10 - kW h 1 cal 3412,19 BTU 1 kW h
1,5586·10 - hp h 1 cal
0,041292 L atm 1 cal
0,2390 cal 1J 3,725·10-7 hp h 1J
3,08595 lbf ft 1 cal
2544,48 BTU 1 hp h
5,40386 ft psi 1 BTU
10,41215 L atm 1 BTU
1,34102 hp h 1 kW h
35528,2 L atm 1 kW h
1,98·10 lbf ft 1 hp h
13750 ft psi 1 kW h
26493,5 L atm 1 hp h
0,519 ft psi 1 L atm
10,325 kgf m 1 L atm
107,6 kgf m 1 BTU
33000 lbf ft 1 hp min
3,6·10 J 1 kW h
0,02143 ft psi 1 cal
778 lbf ft 1 BTU
2,665·10 lbf ft 1 kW h
252 cal 1 BTU
0,18505 BTU 1 ft psi
18439,01 ft psi 1 kW h
144 lbf ft 1 ft psi
74,7354 lbf ft 1 L atm
6.13. Fuerza (Force) 1 dina 1 g cm/s 1 dina 1,02·10- kgf 1 g cm/s 2,2481·10- lbf
1N 1 kg m/s 1 poundal 1 lb ft/s
1N 10 dinas 1 poundal 0,03 lbf
9.8067 N 1 kgf
9,8067 N 1 kgf
1N 7,23 poundal
2,2046 lbf 1 kgf 1 lbf 4,45 Pa/m
4,4482 N 1 lbf 1 lbf 4,45 J/m
7,233·10- lbm ft/s 1 g cm/s
13
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6.14. Potencia (Power) La potencia es la rapidez o velocidad con que la energía se transforma en trabajo, por lo que sus unidades son trabajo por unidad de tiempo. En el Sistema Internacional de Unidades la unidad de potencia es el Watt (W), donde 1 W = 1 J/s. Otras unidades comunes de potencia son el caballo de vapor (cv), en el sistema métrico, y el horse power (hp) en el sistema inglés. 1W 1 J/s
10 ergs/s 1W
1,341 hp 1 kW
745,7 W 1 hp
56,87 BTU/min 1 kW
1000 W 1 kW 0,9863 hp 1 cv
42,4087 BTU/min 1 hp
14,34 cal/min 1W
9,807 W 1 kgf m/s
0,1781 kcal/s 1 hp
2,343 cal/s 1 kgf m/s
737,56 lbf ft/s 1 kW
44,25 lbf ft/min 1W
550 lbf ft/s 1 hp
76,04 kgf m/s 1 hp
0,29307 W 1 BTU/h
6.15. Calor específico (Specific heat) Es la cantidad de calor requerido para aumentar la temperatura de una unidad de masa en un grado centígrado. Por ejemplo, la capacidad calorífica del agua es 1.0 kcal/kg °C. 1 cal/g °C 1 cal/g K
1 cal/g °C 1 kcal/kg °C
1 kJ/kg K 0.2388 BTU/lb °F
1 cal/g °C 1 BTU/lb °F
1 BTU/lb °F 4.187 kJ/kg K
1 BTU/lb °F 1 BTU/lb R
1 kJ/kg K 0.2388 kcal/kg °C
1 cal/gmol K 1 BTU/lbmol R
1 kcal/kg °C 4.187 kJ/kg K
6.16. Entalpía y entalpía específica (Enthalpy and specific enthalpy) La entalpía es el contenido de calor (o de energía) de una sustancia. Sus unidades son las mismas que para la energía: J (en SI), btu (sistema inglés) y kcal (sistema métrico). La entalpía específica es la entalpía referida a una unidad de masa (J/kg en SI, BTU/lb en sistema inglés). 1 kcal/kg 1,899 kJ/lb
1 BTU/lb 2,326 kJ/kg
1 kJ/kg 0,239 kcal/kg
1 BTU/lb 0,556 kcal/kg
6.17. Entropía y entropía específica (Entropy and specific entropy) De forma simple definimos la entropía de una sustancia como su calor disponible. Su cálculo puede simplificarse a calor/temperatura absoluta , lo que en el SI será J/K. La entropía específica es la referida a una unidad de masa (J/kg K en SI, btu/lb °F en sistema inglés o kcal/kg °C en sistema métrico). 1 BTU/lb °F 1 BTU/lb R
1 BTU/lb °F 1 cal/g °C
1 BTU/lb °F 4186,8 J/kg K
1 BTU/lb °F 4186,8 J/kg °C
1 BTU/lb °F 1 kcal/kg °C
1 BTU/lb °F 4,1868 kJ/kg K 14
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6.18. Conductividad térmica (Thermal conductivity) 1 BTU/h ft ºF 4,1365·10-3 cal/s cm ºC
1 BTU/h ft ºF 1,73073 W/m K
1 W/m K 0,8604 kcal/h m K
1 BTU/h ft ºF 1,4872 kcal/h m ºK
6.19. Coeficiente de transferencia de calor (Heat transfer coefficient), h 1 BTU/h ft ºF 1,3571·10-4 cal/s cm 2 ºC
1 BTU/h ft ºF 5,6783·10-4 W/cm2 ºC
1 BTU/h ft ºF 5,6783 W/m 2 K
1 kcal/h m ºC 0,2048 BTU/h ft 2 ºF
6.20. Concentración (Concentration) A continuación se listan las unidades de concentración más utilizadas: Unidad de concentración
Símbolo
Molaridad
M
Molalidad
m
Fracción molar
Fm
Porcentaje masa-masa
% m/m
Porcentaje volumen-volumen
% v/v
Porcentaje masa-volumen
% m/v
Normalidad
Fórmula *
m
m
m g m
mm
m
N
m m
m
m
100
100
m g m m
100
m
* n = cantidad de sustancia (moles)
Otras unidades de concentración usadas para sistemas específicos se listan a continuación. Sistema Aire
Agua
Suelo
Unidades de concentración específicas 1 mg/m³ = 1000 μg/m³ 1 μg/m³ = 1000 ng/m³ 1 ng/m³ = 1000 pg/m³ 1 mg/L = 1000 μg/L 1 μg/L = 1000 ng/L 1 mg/L = 1 ppm 1 μg/L = 1 ppb 1 ng/L = 1 ppt 1 mg/kg = 1,000 μg/kg 1 mg/kg = 1 μg/g 1 mg/kg = 1 ppm 1 μg/g = 1 ppm 1 μg/kg = 1 ppb 1 ng/g = 1 ppb
Unidades de concentración comunes
1 ppm = 1000 ppb 1 ppb = 1000 ppt
15
* ppm = partes por millón; ppb = partes por billón; ppt = partes por trillón | Manual de Datos para la Especialidad de Ingeniería Química
7.
CONSTANTE UNIVERSAL DE LOS GASES (Universal Gas Constant), R Unidades cal/gmol K cm atm/gmol K L atm/gmol K L atm/kgmol K Btu/lbmol R ft atm/lbmol R ft atm/lbmol K ergs/gmol K ft atm/gmol K J/kgmol K J/gmol K ft psia/lbmol R m atm/kgmol K L mm Hg/gmol K ft mm Hg/lbmol K ft mm Hg/lbmol R
8.
R 1,987 82,06 0,08206 82,06 1,987 0,729 1,315 8,313 × 107 2,897 × 108313 8,314 10,71 0,08206 62,36 998,9 554,9
VALORES DEL FACTOR DE CONVERSIÓN g c (Values of the Conversion Factor g c ) Unidades kg-m/kgf s g-cm/grf s lb-ft/lbf-s lb-ft/lbf-h
g c
9,806 980,6 32,2 4,18 × 10
16
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9.
PESOS ATÓMICOS
Nombre
Símbolo
Actinio Aluminio Americio Antimonio Argón Arsénico Astato Azufre Bario Berilio Berkelio Bismuto Boro Bromo Cadmio Calcio Californio Carbono Carbono Cerio Cesio Cloro Cobalto Cobre Cromo Curio Disprosio Einstenio Erbio Escandio Estaño Estroncio Europio Fermio Fierro Flúor Fósforo Francio Gadolinio Galio Germanio Hafnio Helio Hidrógeno Holmio Indio Iridio Iterbio Itrio Kriptón Lantano Laurencio
Ac Al Am Sb Ar As At S Ba Be Bk Bi B Br Cd Ca Cf C C Ce Cs Cl Co Cu Cr Cm Dy Es Er Sc Sn Sr Eu Fm Fe F P Fr Gd Ga Ge Hf He H Ho In Ir Yb Y Kr La Lr
Número atómico 89 13 95 51 18 33 85 16 56 4 97 83 5 35 48 20 98 6 6 58 55 17 27 29 24 96 66 99 68 21 50 38 63 100 26 9 15 87 64 31 32 72 2 1 67 49 77 70 39 36 57 103
Peso atómico (227) 26,9815 (243) 121,75 39,948 74,9216 (210) 32,064 137,34 9,0122 (245) 208,9804 10,811 79,909 112,40 40,08 (248) 12,01115 12 (exacto) 140,12 132,9054 35,453 58,9332 63,546 51,996 (245) 162,50 (252) 167,26 44,956 118,69 87,62 151,96 (257) 55,847 18,9984 30,9738 (233) 157,25 69,72 72,59 178,49 4,0026 1,00797 164,9304 114,82 192,22 173,04 88,9059 83,80 138,9055 (260)
Nombre
Símbolo
Litio Lutecio Magnesio Manganeso Mendelevio Mercurio Molibdeno Neodimio Neón Neptunio Niobio Níquel Nitrógeno Nobelio Oro Osmio Oxígeno Paladio Plata Platino Plomo Plutonio Polonio Potasio Praseodimio Prometio Protactinio Radio Radón Renio Rodio Rubidio Rutenio Samario Selenio Silicio Sodio Talio Tantalio Tecnecio Teluro Terbio Titanio Torio Tulio Tungsteno Uranio Vanadio Xenón Yodo Zinc Zirconio
Li Lu Mg Mn Md Hg Mo Nd Ne Np Nb Ni N No Au Os O Pd Ag Pt Pb Pu Po K Pr Pm Pa Ra Rn Re Rh Rb Ru Sm Se Si Na Tl Ta Tc Te Tb Ti Th Tm W U V Xe I Zn Zr
Número atómico 3 71 12 25 101 80 42 60 10 93 41 28 7 102 79 72 8 46 47 78 82 94 84 19 59 61 91 88 86 75 45 37 44 62 34 14 11 81 73 43 52 65 22 90 69 74 92 23 54 53 30 40
Peso atómico 6,939 174,97 24,312 54,9380 (258) 200,59 95,94 144,24 20,183 (237) 92,9064 58,71 14,0067 (259) 196,9665 190,2 15,9994 106,4 107,868 195,09 207,19 (242) (210) 39,102 140,907 (145) (231) (226) (222) 186,22 102,905 85,4678 101,07 150,35 78,96 28,086 22,9898 204,37 180,948 (99) 127,60 158,924 47,90 232,038 168,934 183,85 238,03 50,942 131,30 126,9044 65,37 91,22
* Los pesos atómicos entre paréntesis corresponden al isótopo más estable del elemento. | Manual de Datos para la Especialidad de Ingeniería Química
17
10.
PROPIEDADES DE ALGUNAS SUSTANCIAS
10.1. Propiedades del agua En unidades SI Temperatura (°C)
Densidad (kg/m3)
Viscosidad (N-s/m2) 10-3
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 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 (lb-s/ft2) 10-5
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 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
Viscosidad cinemática (m2 /s) 10-6 1.792 1.519 1.308 1.141 1.007 0.804 0.661 0.556 0.477 0.415 0.367 0.328
Tensión superficial (N/m)
Presión de vapor (k/Pa)
0.0762 0.0754 0.0748 0.0741 0.0736 0.0718 0.0701 0.0682 0.0668 0.0650 0.0630 0.0612
0.610 0.872 1.130 1.600 2.340 4.240 3.380 12.30 19.90 31.20 47.30 70.10
Módulo de volumen (Pa) 107 204 206 211 214 220 223 227 230 228 225 221 216
En sistema inglés Viscosidad cinemática (ft2 /s) 10-5 1.93 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
Tensión Superficial (lb/ft) 10-2 0.518 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
Presión de vapor (psi) 0.089 0.122 0.178 0.256 0.340 0.507 0.698 0.949 1.690 2.890 4.740 7.510 11.53 14.70
Módulo de volumen (psi) 105 2.93 2.94 3.05 3.11 3.20 3.22 3.23 3.27 3.33 3.30 3.26 3.18 3.08 3.00
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| Manual de Datos para la Especialidad de Ingeniería Química
10.2. Propiedades del aire a presión atmosférica En unidades SI Temperatura (°C)
Densidad (kg/m3)
Viscosidad (N-s/m2) 10-5
-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 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
Temperatura (°F)
Densidad (slug/ft3)
Viscosidad (lb-s/ft2) 10-7
-20 0 20 40 60 68 80 100 120 160 200 300 400
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
3.34 3.38 3.50 3.62 3.74 3.81 3.85 3.96 4.07 4.23 4.50 4.98 5.26
Viscosidad cinemática (m2 /s) 10-5 0.921 1.080 1.160 1.240 1.330 1.420 1.510 1.600 1.690 1.790 1.890 1.990 2.090 2.190 2.300 3.450 4.750
Velocidad del sonido (m/s) 299 312 319 325 331 337 343 349 355 360 366 371 377 382 387 436 480
En sistema inglés Viscosidad cinemática (ft2 /s) 10-5 11.9 12.6 13.6 14.6 15.8 16.0 16.9 18.0 18.9 21.3 24.1 30.7 36.7
Velocidad el sonido (ft/s) 1028 1051 1074 1096 1117 1125 1138 1159 1180 1220 1258 1348 1431
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| Manual de Datos para la Especialidad de Ingeniería Química
10.3. Propiedades de la atmósfera estándar En unidades SI Altitud (m)
Temperatura (K)
Presión (kPa)
Densidad (kg/m3)
0 500 1000 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 20000 30000 40000 50000
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
101.30 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
1.1250 1.1670 1.1120 1.0070 0.8119 0.6602 0.5258 0.4136 0.3119 0.2278 0.1665 0.1216 0.0889 0.0184 4.00 x 10 1.03 x 10 -
Altitud (ft)
Temperatura (°F)
Presión (lb/ft2)
Densidad (slug/ft3)
0 1000 2000 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 36000 40000 50000
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
0.002370 0.002310 0.002240 0.002050 0.001760 0.001500 0.001270 0.001070 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
En sistema inglés Velocidad del sonido (ft/s) 1117 1113 1109 1098 1078 1058 1037 1016 995 973 971 971 971
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10.4. Propiedades de líquidos comunes
Peso específico*
Densidad
γ
ρ
Líquido Alcohol etílico Benceno Tetracloruro de carbono Gasolina Glicerina Queroseno Mercurio Aceite SAE 10 Aceite SAE 30 Trementina Agua
lb/ft 49.3 56.2 99.5 42.4 78.6 50.5 845.5 57.4 57.4 54.3 62.4
N/m 7744 8828 15629 6660 12346 7933 132800 9016 9016 8529 9790
slug/ft 1.53 1.75 3.09 1.32 2.44 1.57 26.29 1.78 1.78 1.69 1.94
Tensión superficial σ
kg/m 789 902 1593 680 1258 809 13550 917 917 871 998
lb/ft 0.0015 0.0020 0.0018 0.0043 0.0017 0.032 0.0025 0.0024 0.0018 0.0050
N/m 0.022 0.029 0.026 0.063 0.025 0.467 0.036 0.035 0.026 0.073
Presión de vapor PV psia 1.50 12.50 210-6 2.3110-5 7.710-3 0.34
kPa 10.3 86.2 1.410-5 1.5910 5.3110-2 2.34
* Los valores tabulados han sido estimados a presión atmosférica y cumpliendo 16°C < T < 21°C
10.5. Densidades relativas de algunos materiales sólidos En la siguiente tabla se utiliza como densidad de referencia la del agua líquida a 1 atm y 4°C. Para estas condiciones, la densidad absoluta del agua es de 1000 kg/m 3. Sólido Densidad relativa Aluminio 2.640 Madera de balsa 0.140 Latón 8.550 Hierro fundido 7.080 Concreto (curado) 2.400* Concreto (líquido) 2.500* Cobre 8.910 Hielo (0°C) 0.917 Plomo 11.400 Roble 0.770 Acero 7.830 Styrofoam (1pcf´) 0.016 Styrofoam (3pcf) 0.048 Uranio (reducido) 18.700 Pino blanco 0.430 * Dependiendo del agregado
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10.6. Densidades relativas de líquidos Aquí se utiliza como densidad de referencia la del agua líquida a 1 atm y 4°C, equivalente a 1000 kg/m3. Aproximadamente a 68°F (20°C), estos valores serán satisfactorios, sin extrapolación, para la mayoría de los problemas de ingeniería. Líquido Acetaldehído Acetato de amilo Acetato de etilo Acetato de metilo Acetona Acetato de butilo Acetato de vinilo Agua Aceite de ricino Aceite lubricante Aceite SAE 1OW Aceite rojo Meriam cido acético 100% cido acético 70% Ácido n-butírico/i-butírico Ácido fórmico cido nítrico 95% Ácido nítrico 60% Ácido propiónico cido sulfúrico 100% cido sulfúrico 60% Alcohol alílico Alcohol amílico Alcohol n-butílico Alcohol i-butílico Alcohol etílico 100% Alcohol etílico 40% Alcohol isopropílico Alcohol octílico Alcohol n-propílico Amoníaco 100% Amoníaco 26% Anhídrido acético Anisol Benceno Bióxido de azufre Bióxido de carbono Bisulfuro de carbono Bromotolueno Bromuro de etilo Bromuro de n-propilo n-butano Ciclohexanol Clorobenceno Cloroformo Clorotolueno Cloruro estánico Cloruro de etilo Cloruro de metilo Cloruro de n-propilo
Densidad relativa 0.780 0.880 0.900 0.930 0.790 0.880 0.930 1.000 0.969 0.880 0.920 0.827 1.050 1.070 0.960 1.220 1.500 1.380 0.990 1.830 1.050 0.860 0.810 0.810 0.820 0.790 0.940 0.790 0.820 0.800 0.610 0.910 1.080 0.990 0.880 1.380 1.290 1.260 1.400 1.430 1.350 0.600 0.960 1.110 1.490 1.080 2.230 0.920 0.920 0.890
Líquido Cloruro de sulfúriclo Dibrometano Dicloroetano Diclorometano Difenilo Éter etílico Etilbenceno Etilglicol Fenol Formiato de etilo Ftalato de dibutilo Gasolina Glicerina 100% n-heptano n-hexano Hidróxido de sodio 50% Yoduro de etilo Yoduro de n-propilo Keroseno Mercurio Metacresol Metanol, 100% Metanol, 40% Metiletilcetona Monocloronaftaleno Naftaleno Nitrobenceno Nitrotolueno, orto/meta Nitrotolueno, para n-octano Oxalato de dietilo Oxalato de dimetilo Oxalato de dipropilo Pentacloroetano n-pentano Petróleo crudo Propano Salmuera, Ca Cl, 25% Salmuera, Na Cl, 25% Tetrabromoetano Tetracloroetano Tetracloroetileno Tetracloruro de carbono Tetracloruro de titanio Tribromuro de fósforo Tricloruro de arsénico Tricloruro de fósforo Tricloroetileno Tolueno Xileno
Densidad relativa 1.670 2.090 1.170 1.340 0.990 0.710 0.870 1.040 1.070 0.920 1.040 0.720 1.260 0.680 0.660 1.530 1.930 1.750 0.820 13.550 1.030 0.790 0.940 0.810 1.200 1.140 1.200 1.160 1.290 0.700 1.080 1.420 1.020 1.670 0.630 0.820 - 0.920 0.590 1.230 1.190 2.950 1.600 1.630 1.600 1.730 2.850 2.160 1.570 1.460 0.870 0.870
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10.7. Densidades relativas del agua y mercurio
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10.8. Viscosidad y densidad de líquidos X e Y son las coordenadas para ingresar al gráfico entregado al final de la tabla. Líquido Aceite de linaza Acetaldehído Acetato de amilo Acetato de butilo Acetato de etilo Acetato de metilo Acetato de vinilo Acetona, 100% Acetona, 35% Ácido acético, 100% cido acético, 70% cido butírico Ácido clorhídrico, 31,5% cido clorosulfónico cido fórmico Ácido isobutírico cido nítrico, 95% cido nítrico, 60% Ácido propiónico Ácido sulfúrico, 110% cido sulfúrico, 98% Ácido sulfúrico, 60% Agua Alcohol alílico Alcohol amílico Amoníaco, 100% Amoníaco, 26% Anhídrido acético Anilina Benceno Bromo Bromotolueno Bromuro de etilo Bromuro de propilo Butanol Ciclohexanol Clorobenceno Cloroformo Clorotolueno, orto Clorotolueno, meta Clorotolueno, para Cloruro de calcio, solución 25% Cloruro estánnico Cloruro de etilo Cloruro de metilo Cloruro de propilo Cloruro de sodio, solución 25% Cloruro de sulfurilo Dibromoetano Dicloroetano Diclorometano Difenilo
X 7.5 15.2 11.8 12.3 13.7 14.2 14.0 14.5 7.9 12.1 9.5 12.1 13.0 11.2 10.7 12.2 12.8 10.8 12.8 7.2 7.0 10.2 10.2 10.2 7.5 12.6 10.1 12.7 8.1 12.5 14.2 20.0 14.5 14.5 8.6 2.9 12.3 14.4 13.0 13.3 13.3 6.6 13.5 14.8 15.0 14.4 10.2 15.2 12.7 13.2 14.6 12.0
Y 27.2 4.8 12.5 11.0 9.1 8.2 8.8 7.2 15.0 14.2 17.0 15.3 16.6 18.1 15.8 14.4 13.8 17.0 13.8 27.4 24.8 21.3 13.0 14.3 18.4 2.0 13.9 12.8 18.7 10.9 13.2 15.9 8.1 9.6 17.2 24.3 12.4 10.2 13.3 12.5 12.5 15.9 12.8 6.0 3.8 7.5 16.6 12.4 15.8 12.2 8.9 18.3
Densidad a 20°C, g/cm 0.930-0.938 (15°C) 0.783 (18°C) 0.879 0.882 0.901 0.924 0.932 0.792 0.948 1.049 1.069 0.964 1.157 1.787 (25°C) 1.220 0.949 1.493 1.367 0.992 1.980 1.836 1.498 0.998 0.854 0.817 0.817 (-79°C) 0.904 1.832 1.022 0.879 3.119 1.410 1.431 1.353 0.810 0.962 1.107 1.489 1.082 1.072 1.070 1.228 2.226 0.917 (6°C) 0.952 (0°C) 0.890 1.186 (25°C) 1.667 2.495 1.256 1.336 0.992 (73°C)
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Viscosidad y densidad de líquidos (continuación) Líquido Dióxido de azufre Dióxido de carbono Etanol, 100% Etanol, 95% Etanol, 40% Éter etílico Etilbenceno Fenol Formiato de etilo Freon-11 Freon-12 Freon-21 Freon-22 Freon-113 Glicerina, 100% Glicerina, 50% Heptano Hexano Hidróxido sódico, 50% Ioduro de etilo Ioduro de propilo Isobutanol Isopropanol Mercurio Metanol, 100% Metanol, 90% Metanol, 40% Metiletilcetona Naftaleno Nitrobenceno Nitrotolueno Octano Octanol Oxalato de dietilo Oxalato de dimetilo Oxalato de dipropilo Pentacloroetano Pentano Propanol Queroseno Sodio Sulfuro de carbono Tetracloroetano Tetracloroetileno Tetracloruro de carbono Tetracloruro de titanio Tolueno Tribromuro de fósforo Tricloroetileno Tricloruro de arsénico Tricloruro de fósforo Xileno, orto Xileno, meta Xileno, para
X 15.2 11.6 10.5 9.8 6.5 14.5 13.2 6.9 14.2 14.4 16.8 15.7 17.2 12.5 2.0 6.9 14.1 14.7 3.2 14.7 14.1 7.1 8.2 18.4 12.4 12.3 7.8 13.9 7.9 10.6 11.0 13.7 6.6 11.0 12.3 10.3 10.9 14.9 9.1 10.2 16.4 16.1 11.9 14.2 12.7 14.4 13.7 13.8 14.8 13.9 16.2 13.5 13.9 13.9
Y 7.1 0.3 13.8 14.3 16.6 5.3 11.5 20.8 8.4 9.0 5.6 7.5 4.7 11.4 30.0 19.6 8.4 7.0 25.8 10.3 11.6 18.0 16.0 16.4 10.5 11.8 15.5 8.6 18.1 16.2 17.0 10.0 21.1 16.4 15.8 17.7 17.3 5.2 16.5 16.9 13.9 7.5 15.7 12.7 13.1 12.3 10.4 16.7 10.5 14.5 10.9 12.1 10.6 10.9
Densidad a 20°C, g/cm 1.434 (0°C) 1.101 (-37°C) 0.789 0.804 0.935 0.708 (25°C) 0.867 1.071 (25°C) 0.923 1.494 (17°C) 1.486 (-30°C) 1.426 (0°C) 3.870 (0°C) 1.576 1.261 1.126 0.684 0.659 1.525 1.933 1.747 0.779 (26°C) 0.789 13.546 0.792 0.820 0.935 0.805 1.145 1.205 (18°C) 1.160 0.703 0.827 1.079 1.148 (54°C) 1.038 (0°C) 1.671 (25°C) 0.630 (18°C) 0.801 0.780-0.820 0.970 1.263 1.600 1.624 (15°C) 1.595 1.726 0.866 2.852 (15°C) 1.466 2.163 1.574 0.881 0.867 0.861
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Gráfico para determinar la viscosidad de líquidos según las coordenadas X e Y dadas en para la viscosidad de líquidos.
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10.9. Viscosidad de gases y vapores X e Y son las coordenadas para ingresar al gráfico entregado al final de la tabla. Los datos de viscosidad son válidos para una presión de a 1 atm. Gas o vapor Acetato de etilo Acetileno Acetona cido acético Agua Aire Amoníaco Argón Benceno Bromo Bromuro de hidrógeno Buteno-1 Buteno-2 Cianógeno Cianuro de hidrógeno Ciclohexano Cloro Cloroformo Cloruro de etilo Cloruro de hidrógeno Cloruro de nitrósilo Dióxido de azufre Etano Etanol Éter etílico Etileno Flúor Freon-11
X 8.5 9.8 8.9 7.7 8.0 11.0 8.4 10.5 8.5 8.9 8.8 9.2 8.9 9.2 9.8 9.2 9.0 8.9 8.5 8.8 8.0 9.6 9.1 9.2 8.9 9.5 7.3 10.6
Y 13.2 14.9 13.0 14.3 16.0 20.0 16.0 24.0 13.2 19.2 20.9 13.7 13.0 15.2 14.9 12.0 18.4 15.7 15.6 18.7 17.6 17.0 14.5 14.2 13.0 15.1 23.8 15.1
Gas o vapor Freon-12 Freon-21 Freon-22 Freon-113 Helio Hexeno Hidrógeno H 2+N2 (3:1) Iodo Ioduro de hidrógeno Mercurio Metano Metanol Monóxido de carbono Nitrógeno Óxido nítrico xido nitroso Oxígeno Pentano Propano Propanol Propeno Sulfuro de carbono Sulfuro de hidrógeno Tolueno Trimetilbutano (2,3,3) Xenón
X 11.1 10.8 10.1 11.3 10.9 8.6 11.2 11.2 9.0 9.0 5.3 9.9 8.5 11.0 10.6 10.9 8.8 11.0 7.0 9.7 8.4 9.0 8.0 8.6 8.6 9.5 9.3
Y 16.0 15.3 17.0 14.0 20.5 11.8 12.4 17.2 18.4 21.3 22.9 15.5 15.6 20.0 20.0 20.5 19.0 21.3 12.8 12.9 13.4 13.8 16.0 18.0 12.4 10.5 23.0
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Gráfico para determinar la viscosidad de gases y vapores a 1 atm según las coordenadas X e Y dadas en la tabla anterior.
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10.10. Constantes críticas de algunos compuestos orgánicos e inorgánicos Name Acetic acid Acetic anhydride Acetone Acetonitrile Acetylene Air Aniline Ammonia Argon Benzene Bromine Bromobenzene Butadiene (1,3) Butane (iso) Butane (n) Butene (cis-2) Butene (1) Butyl acetate (iso) Butyric acid (n) Carbon dioxide Carbon disulfide Carbon monoxide Carbon tetrachloride Chlorine Chlorobenzene Chlorodifluoromethane Chloroform Cresol (m) Cyanogens Cyclopentane Decane (n) Deuterium Diethylamine Diethyl ether Diethyl sulfide Dimethyl ether Dimethyl sulfide Dioxane Diphenyl Eicosane (n) Ethane Ethanol Ethylamine Ethyl acetate Ethyl alcohol Ethyl bromide Ethyl chloride
Formula C2H4O2 C4H6O3 C3H6O C2H3N C2H2 C6H7N NH3 Ar C6H6 Br 2 C6H5Br C4H6 C4H10 C4H10 C4H8 C4H8 C6H12O2 C4H8O2 CO2 CS2 CO CCl4 Cl2 C6H5Cl CHClF2 CHCl3 C7H8O C2N2 C5H10 C10H22 D2 C4H11N C4H10O C4H10S C2H6O C2H6S C4H8O2 C12H10 C20H42 C2H6 C2H5OH C2H7N C4H8O2 C2H6O C2H5Br C2H5Cl
TC, K 594.8 569.0 508.7 547.9 309.5 132.6 696.8 405.5 151.2 562.1 584.0 670.2 425.0 408.1 425.2 428.2 419.6 561.5 628.0 304.2 552.0 133.0 556.4 417.0 632.4 369.6 536.6 705.0 400.0 511.8 619.0 38.4 496.7 467.0 557.0 400.1 503.1 585.0 768.8 775.0 305.4 516.0 456.4 523.3 516.3 503.9 460.4
PC, atm 57.10 46.20 46.60 47.70 61.60 37.40 52.30 111.30 48.00 48.60 102.00 44.60 42.70 36.00 37.47 40.50 39.70 31.40 52.00 72.90 78.00 34.50 45.00 76.10 44.60 48.50 54.00 45.00 59.00 44.55 20.80 16.38 36.60 35.60 39.10 52.60 54.60 50.70 31.80 11.00 48.20 62.97 55.50 37.80 63.00 61.50 52.00
VC, L/mol 0.171 0.213 0.173 0.113 0.095 0.274 0.073 0.075 0.260 0.144 0.343 0.221 0.263 0.255 0.236 0.240 0.413 0.290 0.094 0.170 0.093 0.276 0.124 0.308 0.165 0.240 0.320 0.260 0.602 0.281 0.323 0.187 0.201 0.240 1.200 0.148 0.167 0.181 0.286 0.167 0.215 -
ZC 0.200 0.238 0.184 0.274 0.250 0.243 0.290 0.274 0.306 0.278 0.271 0.262 0.274 0.272 0.277 0.281 0.293 0.275 0.293 0.294 0.272 0.276 0.265 0.264 0.294 0.249 0.276 0.247 0.261 0.276 0.300 0.266 0.253 0.210 0.285 0.250 0.268 0.252 0.248 0.320 -
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Constantes críticas de algunos compuestos orgánicos e inorgánicos (continuación)
Name Ethyl formate Ethylene Ethyl benzene Ethyl mercaptan Ethyl methyl ether Ethyl methyl ketone Ethylene oxide Fluorobenzene Freon 11 Freon 12 Freon 13 Freon 21 Freon 113 Helium Heptane (n) Hexane (n) Hydrogen Hydrogen bromide Hydrogen chloride Hydrogen cyanide Hydrogen sulfide Iodobenzene Krypton Methane Methanol Methyl acetate Methylamine Methyl chloride Methyl alcohol Methyl cyclopentane Methyl fluoride Methyl formate Methyl mercaptan Methyl pentane (2) Methyl pentane (3) Naphthalene Neon Nitric oxide Nitrogen Nitrogen peroxide Nitromethane Nitrous oxide Nonane (n) Octane (n) Oxygen Ozone
Formula C3H6O2 C2H4 C8H10 C2H6S C3H8O C4H8O C2H4O C6H5F CCl3F CCl2F2 CClF3 CHCl2F C2Cl3F3 He C7H16 C6 H14 H2 HBr HCl HCN H2S C 6H5I Kr CH4 CH2OH C3H6O2 CH3NH2 CH3Cl CH4O C6H12 CH3F C2H4O2 CH4S C6H14 C6H14 C10H8 Ne NO N2 NO3 CH3NO2 N2O C9H20 C8H18 O2 O3
TCRÍTICA, K 508.5 283.1 619.6 499.0 437.9 533.0 468.0 559.8 471.2 384.7 302.0 451.7 487.8 5.26 540.16 507.9 33.3 363.2 324.6 456.7 373.6 721.0 209.4 190.7 513.2 506.9 430.2 416.8 513.2 532.8 317.8 487.2 470.0 497.9 504.7 751.7 44.5 179.2 126.2 431.0 588.0 309.7 595.0 569.4 154.4 268.0
PCRÍTICA, atm 46.80 50.50 38.10 54.20 43.40 39.50 71.00 44.60 43.20 39.60 38.20 51.00 33.70 2.26 27.01 29.92 12.80 84.00 81.50 53.20 88.90 44.60 54.28 45.80 78.46 46.30 73.10 65.90 78.50 37.36 58.00 59.20 71.40 29.95 30.80 40.60 26.90 65.00 33.50 100.00 62.30 71.70 22.50 24.64 49.70 67.00
VCRÍTICO, L/mol 0.229 0.124 0.370 0.207 0.221 0.290 0.138 0.271 0.248 0.218 0.180 0.197 0.325 0.058 0.426 0.368 0.065 0.100 0.087 0.139 0.098 0.351 0.092 0.099 0.118 0.228 0.143 0.118 0.319 0.113 0.172 0.149 0.367 0.367 0.042 0.058 0.090 0.082 0.173 0.096 0.543 0.486 0.074 0.089
ZCRÍTICO 0.257 0.270 0.270 0.274 0.267 0.262 0.255 0.263 0.277 0.273 0.278 0.271 0.274 0.304 0.260 0.264 0.304 0.282 0.266 0.197 0.284 0.265 0.290 0.228 0.254 0.276 0.220 0.273 0.251 0.255 0.276 0.269 0.273 0.307 0.256 0.291 0.232 0.223 0.272 0.250 0.256 0.290 0.272
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Constantes críticas de algunos compuestos orgánicos e inorgánicos (continuación)
Name Pentane (iso) Pentane (n) Pentane (neo) Phongene Phosphine Propane Propionic acid Propyl alcohol (n) Propyl alcohol (iso) Propyl amine (n) Propyl benzene Propylene Silicon tetrafluoride stannic chloride Sulfur dioxide Sulfur trioxide Triethylamine Trimethylamine Toluene Xenon Xylene (m) Xylene (o) Xylene (p) Water
Formula C5H12 C5H12 C5H12 COCl2 PH3 C3H8 C3H6O2 C3H8O C3H8O C3H9N C9H12 C3H6 SiF4 SnCl 4 SO2 SO3 C6H15N C3H9N C7H8 Xe C8H10 C8H10 C8H10 H2O
TCRÍTICA, K 461.0 469.8 433.8 455.0 324.5 369.9 612.0 537.3 508.8 497.0 638.8 365.1 259.1 591.9 430.7 491.4 535.4 433.3 594.0 289.8 616.8 631.6 618.8 647.3
PCRÍTICA, atm 32.90 33.31 31.57 56.00 64.50 42.01 53.00 50.20 53.00 46.80 31.20 45.40 36.70 37.00 77.80 83.80 30.00 40.20 41.60 58.03 34.70 36.90 33.90 218.20
VCRÍTICO, L/mol 0.308 0.311 0.303 0.190 0.113 0.200 0.230 0.220 0.219 0.440 0.181 0.351 0.122 0.126 0.403 0.254 0.320 0.118 0.394 0.390 0.390 0.056
ZCRÍTICO 0.268 0.269 0.269 0.285 0.274 0.277 0.242 0.251 0.278 0.260 0.274 0.267 0.269 0.262 0.275 0.287 0.273 0.270 0.278 0.260 0.230
31
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10.11. Capacidad calorífica de líquidos y vapores seleccionados La ecuación para calcular la capacidad calorífica (C P) en función de la temperatura (T) será: CP = A + B·T + C·T 2 + D·T3 donde CP está en J/gmol K (o J/gmol °C) y T está en K. Para convertir a cal/gmol K o a BTU/lbmol °F, multiplicar por 0.239. Para cálculos aproximados utilice los valores de C P a 25°C; sin embargo, cálculos más exactos de C P pueden ser obtenerse con la fórmula polinomial dada. Compound
Formula
Acetaldehyde (g) Acetaldehyde (l) Acetic acid (g) Acetic acid (l) Acetone (g) Acetone (l) Acetonitrile (g) Acetylene (g) Ammonia (g) Argon (g) Benzene (g) Benzene (l) Bromine (g) Butadiene, 1,3 (g) n-Butane (g) Carbon dioxide (g) Carbon disulfide (g) Carbon monoxide (g) Carbon tetrachloride (g) Chlorine (g) Chloroform (g) Chloroform (l) Chlorobenzene (l) Cyclohexane (l) Diethylamine (g) Diethylamine (l) Diethyl ether (g) Dimethylamine (g) Dimethylamine (l) Dimethyl ether (g) Dimethyl ether (l) Ethane (g) Ethane (l) Ethanol (g) Ethanol (l) Ethyl acetate (g) Ethyl acetate (l) Ethylbenzene (g) Ethylbenzene (l) Ethylene (g) Ethylene glycol (g) Ethylene oxide (g) Formaldehyde (g) Glycerol (glycerin) (l)
C2H4O C2H4O C2H4O2 C2H4O2 C3H6O C3H6O C2H3N C2H2 NH3 Ar C6H6 C6H6 Br 2 C 4H6 C4H10 CO 2 CS 2 CO CCl 4 Cl 2 CHCl 3 CHCl 3 C6H5Cl C6H12 (C 2H5)2NH (C 2H5)2NH (C 2H5)2O (CH3)2NH (CH3)2NH (CH 3)2O (CH 3)2O C2H6 C2H6 C2H5OH C2H5OH CH3COOC2H5 CH3COOC2H5 C8H10 C8H10 C2H4 C2HO2 C2H4O CH 2O C3H8O3
CP a 25°C 54.7 89.05 66.5 124.4 74.5 52.2 44.2 35.6 20.8 81.7 134.3 36.3 79.5 98.9 37.0 34.2 29.1 84.0 34.0 65.8 114.8 150.8 155.9 119.5 172.5 112.5 115.7 136.8 65.6 102.3 52.5 68 65.5 112.0 113.6 169.9 128.4 185.6 43.7 78.0 48.2 35.4 150.2
A
B
C
D
4.840 6.301 72.2 20.48 26.82 27.31 20.8 -33.92 -6.2106 33.86 -1.687 9.487 19.80 27.44 30.87 40.72 26.93 24.00 159.75 93.77 -75.225 21.42 5.409 9.014 -43.10 3.806 -7.519 -
0.2549 0.2606 0.186 0.1196 0.07578 0.02383 0.4739 0.5650 0.01125 0.3419 0.3313 0.07344 0.08127 -0.01285 0.2049 0.03348 0.1893 -0.3566 0.2732 1.1754 0.3359 0.1781 0.2141 0.7072 0.1566 0.2222 -
-1.753e-4 -1.253e-4 -4.492e-5 -5.007e-5 1.707e-5 -3.017e-4 -3.141e-4 -1.192e-5 -2.340e-4 -1.108e-4 -5.602e-5 -7.666e-5 2.789e-5 -2.270e-4 -3.869e-5 -1.841e-4 6.902e-4 -2.652e-4 -1.344e-3 -1.035e-4 -6.94e-5 -8.39e-5 -4.811e-4 -8.348e-5 -1.256e-4 -
4.949e-8 2.038e-8 3.203e-9 1.412e-8 -1.185e-8 7.13e-8 4.534e-9 6.335e-8 -2.822e-9 1.7115e-8 2.673e-8 -1.272e-8 8.843e-8 1.547e-8 6.657e-8 -9.357e-9 8.71e-9 1.373e-9 1.301e-7 1.755e-8 2.592e-8 -
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32
Capacidad calorífica de líquidos y vapores seleccionados (continuación) Compound n-Heptane (g) n-Heptane (l) n-Hexane (g) n-Hexane (l) Hydrazine (g) Hydrazine (l) Hydrogen (g) Hydrogen chloride (g) Hydrogen cyanide (g) Hydrogen sulfide (g) Isobutane (g) Isobutene (g) Isopentane (g) Isopropanol (g) Isopropanol (l) Lactic acid (g) Lactic acid (l) Methane (g) Methyl acetate (l) Methanol (g) Methanol (l) Nitric oxide (g) Nitrogen (g) Nitrogen dioxide (g) Nitrogen tetroxide (g) Nitrogen tetroxide (l) Nitrous oxide (g) n-Octane (g) n-Octane (l) Oxygen n-Pentane (g) n-Pentane (l) Phenol (g) Phosgene (h) Potassium nitrate (l) n-Propane (g) n-Propanol (g) n-Propanol (l) Propylene (g) Silicon tetrachloride (l) Sodium nitrate (l) Styrene (g) Styrene (l) Sulfur (g) Sulfur (l) Sulfur dioxide (g) Sulfur trioxide (g) Toluene (g) Toluene (l) Triethylamine (g) Trimethylamine (g) Water (g) Water (l)
Formula C7H16 C7H16 C6H14 C6H14 N2H4 N2H4 H2 HCl HCN H 2S C4H10 C4H8 C5H12 C3H7OH C3H7OH C3H6O3 C3H6O3 CH4 CH3COOCH3 CH3OH CH3OH NO N2 NO 2 N 2O 4 N 2O 4 N 2O C8H18 C8H18 O2 C5H12 C5H12 C6H5OH COCl 2 KNO 3 C3H8 C3H7OH C3H7OH C3H6 SiCl 4 NaNO 3 C8H8 C8H8 S8 S8 SO 2 SO 3 C6H5CH3 C6H5CH3 (C2H5)3N (CH 3)3N H 2O H20
CP a 25°C 165.9 212 143.1 189.1 45.5 98.9 29.1 29.5 36.0 34.2 97.2 89.9 118.7 80 155 145 262 35.7 155.6 43.9 81.2 29.8 29.1 36.97 77.26 142.51 38.5 188.7 255 29.3 120.1 168.6 103.6 57.7 123.4 73.6 87.3 150.9 63.9 135.6 155.6 122.1 182.6 156.1 32 39.9 50.8 103.8 157.2 160.9 91.8 33.6 75.4
A
B
C
D
-5.146 -4.413 9.768 27.14 30.67 21.86 31.94 -1.390 16.05 -9.525 32.43 19.25 21.15 29.35 31.15 21.62 -6.096 29.1 -3.626 -4.224 2.470 346.30 3.710 -28.25 23.85 19.21 -24.35 125.8 32.24 72.43
0.6762 0.528 0.1895 0.0093 -0.0072 0.6062 0.001436 0.3847 0.2804 0.5066 0.1885 0.05213 0.07092 -9.378e-4 -1.357e-2 7.281e-2 0.7712 0.01158 0.4873 0.3063 0.3325 -1.749 0.2345 0.6159 0.06699 0.1374 0.5125 0.0565 0.01924 0.0104
-3.651e-4 -3.119e-4 -1.657e-4 -1.381e-5 1.246e-5 -4.961e-5 2.432e-5 -1.846e-4 -1.091e-4 -2.729e-4 6.406e-5 1.197e-5 2.587e-5 9.747e-6 2.680e-5 -5.778e-5 -4.195e-4 -6.076e-6 -2.58e-4 -1.586e-4 -1.855e-4 3.552e-3 -1.160e-4 -4.023e-4 -4.961e-5 -1.176e-4 -2.765e-4 1.3593e-4 1.055e-5 -
7.658e-8 6.498e-8 6.025e-8 7.645e-9 -3.898e-9 1.815e-8 -1.176e-8 2.895e-8 9.098e-9 5.723e-8 -9.261e-8 -1.132e-8 -2.852e-8 -4.187e-9 -1.168e-8 1.830e-8 8.855e-8 1.311e-8 5.305e-8 3.215e-8 4.296e-8 2.205e-8 9.935e-8 1.328e-8 3.700e-8 4.911e-8 -3.596e-9 -
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10.12. Capacidad calorífica de sólidos seleccionados Para la mayoría de los compuestos sólidos que a continuación se listan, la capacidad calorífica (CP) se determina mediante la expresión matemática dada, do nde la temperatura (T) está en K.
Compuesto
Fórmula
CP (J/gmol K)
Ácido benzoico
C6H5COOH
147
Carbonato de calico
CaCO 3
82.3 + 0.497·T - 1.287e6/T 2
Carbono (grafito)
C
11.2 + 0.0109·T - 4.89e5/T 2
Cloruro de magnesio
MgCl2
72.4 + 0.0158·T
Cloruro de sodio
NaCl
45.15 + 0.0176·T
Dióxido de silicona (quartz)
SiO2
45.5 + 0.036·T - 1.01e6/T 2
Dióxido de titanio
TiO2
49.4 + 0.0315·T - 1.75e5/T 2
Fenol
C6H5OH
220.6 (20°C)
Glucosa
C6H12O6
226 (25°C)
Naftaleno
C10H8
150.5 + 0.6·T
Oro
Au
23.47 + 0.006·T
Óxido de hierro
FeO
52.8 + 0.006·T - 3.188e5/T 2
Fe2O3
103.4 + 0.69·T - 1.77e6/T 2
Fe3O4
172.3 + 0.0787·T - 4.1e-6/T 2
Sacarosa
C12H22O11
428 (at 20°C)
Silicona
Si
24.0 + 0.0025·T - 4.225e5/T 2
Urea
CH4N2O
80.3 (at 20°C)
34
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10.13. Razones de capacidades caloríficas de gases a 1 atm de presión Compuesto Acetaldehído Acético ácido Acetileno Aire
Fórmula C2H4O C2H4O2 C2H2 -
Amoníaco Argón
NH3 Ar
Azufre, dióxido Benceno Bromo Carbono, dióxido Carbono, disulfuro Carbono, monóxido
SO3 C6H6 Br 2 CO 2 CS 2 CO
Cianógeno Ciclohexano Cloro Cloroformo Criptón Diclorodifluorometano Etano Etileno Etílico, alcohol Etílico, éter
(CN) 2 C6H12 Cl2 CHCl2 Kr CCl 2F2 C2H6 C2H4 C2H6O C4H10O
Fósforo Helio Hexano (n) Hidrógeno
P He C6H14 H2
Bromuro (ácido bromhídrico) Cianuro (ácido cianhídrico)
HBr HCN
Cloruro (ácido clorhídrico)
HCl
Sulfuro (ácido sulhídrico)
H 2S
Yoduro (ácido yodhídrico)
HI
Temperatura (°C) 30 136 15 -71 925 17 -78 -118 15 15 -180 0-100 15 90 20-350 15 -75 100 15 -180 15 80 15 100 19 25 100 15 -82 100 15 -91 90 35 80 300 -180 80 15 -76 -181 20 65 140 210 15 100 15 -45 -57 20-100
ϒ * 1.140 1.150 1.260 1.310 1.360 1.403 1.408 1.415 1.310 1.668 1.760 1.670 1.290 1.100 1.320 1.304 1.370 1.210 1.404 1.410 1.256 1.080 1.355 1.150 1.680 1.139 1.190 1.220 1.280 1.180 1.255 1.350 1.130 1.080 1.086 1.170 1.660 1.080 1.410 1.453 1.597 1.420 1.310 1.280 1.240 1.410 1.400 1.320 1.300 1.290 1.400
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Razones de capacidades caloríficas de gases a 1 atm de presión (continuación) Compuesto Isobutano Mercurio Metano
Fórmula C4H10 Hg CH4
Metilal
C3H8O2
Metílico, alcohol Metílico, éter Metilo, acetato Neón Nítrico, óxido
CH 4O C2H6O C3H6O2 Ne NO
Nitrógeno Nitroso, óxido
Oxígeno Pentano (n) Potasio Sodio Xenón Yodo * ϒ = Cp/Cv
N2 N 2O
O2 C5H12 K Na Xe I2
Temperatura (°C) 15 360 600 300 15 -80 -115 13 40 77 6-30 15 19 15 -45 -80 15 -181 100 15 -30 -70 15 -76 -181 86 850 750-920 19 185
Y* 1.110 1.670 1.113 1.160 1.310 1.340 1.410 1.060 1.090 1.203 1.110 1.140 1.640 1.400 1.390 1.380 1.404 1.470 1.280 1.303 1.310 1.340 1.401 1.415 1.450 1.086 1.770 1.680 1.660 1.300
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10.14. Presiones de vapor de diversos compuestos La ecuación para calcular la presión de vapor (P vapor ) en función de la temperatura (T) será: 1
2 2 4 5 6 3
donde Pvapor está en atm y T está en K. Compuesto
C1
C2
C3
C4
C5
C6
Rango de temperatura (K)
Nitrógeno Monóxido de carbon Argón Oxígeno Metano Kriptón Tetrafluoruro de carbono Etileno Dióxido de carbon Etano Propileno Propano n- Butano ter etílico Pentano 2-metil Metilacetato n- Hexano Acetona Metanol Etanol Metilciclopentano Cloroformo n-Propanol n-Heptano iso-Octano Acetonitrilo Ciclohexano Tetracloruro de carbono n-Butanol Benceno n-Octano Metilciclohexano Metil isobutil cetona Nitrometano 2-Nitropropano Tolueno Nitroetano 1-Nitropropano n-Decano Agua Furfural
44.20595 50.04292 41.81281 41.87096 38.37419 45.03442 53.71030 65.86295 111.89885 28.49518 9.06940 69.71799 45.18425 61.60572 95.34484 87.21058 113.28286 3.21573 49.95132 123.91204 9.16893 129.79876 -193.45232 122.76540 105.56686 -27.33648 98.58556 43.73122 86.91844 133.31275 33.94379 114.31070 162.08046 98.63630 116.62438 115.96588 133.79207 123.47158 9.37810 70.43469 -213.58778
-1058.655 -1201.105 -1170.900 -1224.020 -1419.216 -1634.878 -2284.340 -2783.553 -4341.528 -2437.724 -1807.530 -3854.584 -3778.460 -5260.189 -6435.987 -6477.065 -7151.490 -3969.222 -5970.823 -8754.090 -2731.002 -7443.215 -471.273 -8141.386 -7434.535 -3168.582 -6943.364 -5270.937 -9933.298 -8026.291 -6144.638 -7694.605 -10040.587 -7559.916 -8457.090 -8111.756 -8921.055 -8970.729 -3456.797 -7362.698 2887.962
-26.1500 -47.1080 -78.6700 -
0.041088 0.041780 0.032033 0.030413 0.021939 0.023946 0.018916 0.023360 0.034886 0.012917 0.017344 0.008561 0.006170 0.015865 0.013061 0.019950 -0.008369 0.004250 0.020198 0.026042 -0.065109 0.019576 0.016245 -0.013623 0.015213 0.001760 -0.004681 0.023930 -0.003676 0.018644 0.025114 0.014742 0.017310 0.017868 0.021761 0.018043 0.006952 -0.040982
0.000026 -
-7.7500 -8.8000 -6.9800 -6.8950 -5.9620 -7.1569 -8.1808 -10.4020 -18.1810 -2.6410 -10.4809 -6.0000 -8.1000 -14.0000 -12.4000 -17.0000 -2.0000 -5.7920 -18.1000 -20.0000 37.0000 -18.2720 -15.4819 7.0000 -14.3720 -5.0000 -10.0000 -20.2900 -2.8500 -17.0000 -24.4900 -14.1700 -17.0610 -17.0900 -20.0000 -18.0900 -9.0000 37.0000
63-112 68-119 84-135 54-135 90-170 116-209 128-189 100-250 217-274 90-275 161-242 160-331 292-425 227-353 277-357 253-493 259-365 273-366 263-493 280-370 250-379 273-373 293-393 290-397 280-398 293-377 280-378 273-393 295-413 280-377 293-433 270-400 286-415 294-383 298-403 279-409 298-397 298-415 331-476 273-398 313-443
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10.15. Conductividad térmica de aislantes y algunos materiales de construcción Material Aerogel, sílica, opacificada Algodón en rama Aluminio, hojas, 7 cavidades por 2.5 plg Asbesto-cemento, láminas Asbesto, hojas Asbesto, pizarra Asbesto
Asfalto Aserrín Arena, seca Azufre, monoclínico Rómbico Batista, barnizada Calcio, carbonato, natural Mármol blanco Yeso Calcio, sulfato (4H 2O), artificial Yeso, artificial Construcción Calisa (15.3 vol. % H 2O) Carbón, gas Carbón vegetal, escamas Cartón, corrugado Celuloide Cemento Portland (véase Concreto) Ceniza de madera Clinker, granulado Coque, petróleo Coque, pulverizado Concreto, cinder 1:4 seco Piedra Corcho, placa Corcho, molido Regranulado Cuero, suela Diatomácea, tierra, polvo, gruesa Fina
Densidad aparente a temperatura ambiente (lb/pie3) 8.5 5.0 0.2 120.0 55.5 112.0 112.0 29.3 29.3 36.0 36.0 36.0 36.0 43.5 43.5 132.0 12.0 94.6 162.0 96.0 84.6 132.0 77.9 103.0 11.9 15.0 87.3 10.0 9.4 8.1 62.4 20.0 20.0 17.2 17.2
Temperatura (°F) 248 86 100 68 124 32 140 -328 32 32 212 392 752 -328 32 68 70 68 212 70 100 86 104 167 77 75 32-212 176 176 86 194 32-212 32-1292 212 932 32-212 86 86 86 100 1600 399 1600
Conductividad térmica, k (BTU/h pie °F) 0.013 0.024 0.025 0.430 0.096 0.087 0.114 0.043 0.090 0.087 0.111 0.120 0.129 0.090 0.135 0.430 0.030 0.190 0.090-0.097 0.160 0.090 1.300 1.700 0.400 0.220 0.430 0.250 0.540 2.000 0.043 0.051 0.037 0.120 0.170 0.041 0.270 3.400 2.900 0.110 0.200 0.440 0.540 0.025 0.025 0.026 0.092 0.036 0.082 0.040 0.074
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Conductividad térmica de aislantes y algunos materiales de construcción (Continuación)
Material Aislante de tubería 4 partes calcinada y 1 parte cemento, vaciada y calcinada Dolomita Ebonita Esmalte, silicato Escoria, alto horno Escoria, lana Fibra aislante, placa Fibra, roja Con adhesivos, horneada Fieltro, lana Fieltro, pelo, perpendicular a las fibras Gas, carbón Grafito, denso, comercial Pulverizado, a través 100 mallas Granito Grava Hielo Hule, duro Para Blando Kapok Lana, animal Lana, mineral Lava Lino Ladrillos Ladrillo para construcción Ladrillo al cromo (32% CR 2O3 por peso) Tierra diatomácea, moldeado y calcicinado Tierra diatomácea, alto quemado, poroso Arcilla refractaria, Missouri
Ladrillo aislante, caolín Ladrillo refractario aislante, caolín Ladrillo de carburo de silicio, recristalizado
Densidad aparente a temperatura ambiente (lb/pie3) 26.0 26.0 61.8 61.8 167.0 38.0 12.0 14.8 80.5 20.6 17.0 30 140.0 57.5 74.8 0.9 6.9 9.4 200.0 200.0 200.0 38.0 38.0 37.0 37.0 27.0 27.0 19.0 19.0 129.0 129.0 129.0 129.0 129.0
Temperatura (°F) 399 1600 399 1600 122 75-261 86 70 68 68-207 86 86 32-212 32 104 104 32 32 70 70 68 86 86 86 68 392 1202 2399 399 1600 392 1832 392 1112 1832 2552 932 2102 392 1400 1112 1472 1832 2192 2552
Conductividad térmica, k (BTU/h pie °F) 0.051 0.088 0.160 0.230 1.000 0.100 0.500-0.750 0.064 0.022 0.028 0.270 0.097 0.030 0.021 2.000 86.700 0.104 1.000-2.300 1.060 1.300 0.087 0.109 0.075-0.092 0.020 0.021 0.023 0.490 0.050 0.400 0.670 0.850 1.000 0.140 0.180 0.130 0.340 0.580 0.850 0.950 1.020 0.150 0.260 0.050 0.113 10.700 9.200 8.000 7.000 6.300
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Conductividad térmica de aislantes y algunos materiales de construcción (continuación)
Material Magnesia, pulverizada Magnesia, carbonato ligero Magnesio, óxido comprimido Madera, fibra cruzada Balsa Olmo Maple Pino, blanco Teca Abeto Madera de pino, paralelo a la fibra Mármol Mica, perpendicular a los planos Negro de humo Nieve Piedra pómez Pizarra Papel Papel tapiz, tipo aislante Papel tapiz, cartoncillo Parafina Plásticos piroxilina Porcelana Seda Barnizada Vidrio Tipo boro-silicato Vidrio a la soda Vidrio de ventana Viruta de madera Yeso, moldeado y seco
Densidad aparente a temperatura ambiente (lb/pie3) 49.7 19.0 49.9 7.8 51.5 44.7 34.0 40.0 28.1 34.4 10.0 34.7 14.8 43.0 6.3 139.0 8.8 78.0
Temperatura (°F) 117 70 68 86 59 122 59 59 140 70 122 104 32 70-151 201 70 86 32 392 100 86-167 86 68
Conductividad térmica, k (BTU/h pie °F) 0.350 0.040 0.320 0.025-0.030 0.120 0.110 0.087 0.100 0.062 0.200 1.200-1.700 0.250 0.038 0.270 0.140 0.860 0.075 0.028 0.040 0.140 0.075 0.880 0.026 0.096 0.200-0.730 0.630 0.300-0.440 0.300-0.610 0.034 0.250
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10.16. Conductividades térmicas y gravedades específicas de metales y aleaciones
Sustancia Acero Acero Acero Aluminio Aluminio Aluminio Antimonio Antimonio Bismuto Bismuto Cadmio Cadmio Cinc Cinc Cinc Cobre Cobre Cobre Hierro, vaciado Hierro, vaciado Hierro, vaciado Hierro, forjado Hierro, forjado Latón (70-30) Latón Latón Magnesio Mercurio Níquel Níquel Níquel Oro Oro Plata Plata Plomo Plomo Plomo Tántalo
Temperatura (°F) 32 212 1112 32 212 932 32 212 64 212 64 212 32 212 752 32 212 932 32 212 752 64 212 32 212 752 32-212 32 32 212 572 64 212 32 212 32 212 572 64
Conductividad térmica, k (BTU/h pie °F) 26.0 26.0 21.0 117.0 119.0 155.0 10.6 9.7 4.7 3.9 53.7 52.2 65.0 64.0 54.0 224.0 218.0 207.0 32.0 30.0 25.0 34.6 27.6 56.0 60.0 67.0 92.0 4.8 36.0 34.0 32.0 169.0 170.8 242.0 238.0 20.0 19.0 18.0 32.0
Gravedad específica 7.8 2.6-7.8 9.8 8.7 6.9-7.2 8.8-9.0 7.0-7.1 7.6-7.9 8.4-8.7 1.7 13.6 8.9 19.3-19.4 10.4-10.6 11.3 16.6
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10.17. Conductividades térmicas de líquidos Para los siguientes datos, puede suponerse una variación lineal de la conductividad térmica (k) con la temperatura (T). Las unidades de k son BTU/h pie °F. Los valores extremos que se dan constituyen también los límites de temperatura en los cuales se recomiendan los datos.
Líquido Aceite de ricino Aceite de oliva Acetato de etilo Alcohol 100% 80% 60% 40% 20% 100% Benceno Bromuro Éter Yoduro Acetato de amilo Alcohol (n-)
Acetato butílico (n-) Alcohol (n-) Alcohol (iso-) Acetona Ácido acético 100% 50% Ácido esteárico Ácido láurico Ácido oleico Ácido palmítico Ácido sulfúrico 90% 60% 30%
T (°F) 68 212 68 212 68 68 68 68 68 68 122 86 140 68 86 167 104 167 50 86 212 86 167 77-86 86 167 50 86 167 68 68 212 212 212 212 86 86 86
k 0.104 0.100 0.097 0.095 0.101 0.105 0.137 0.176 0.224 0.281 0.087 0.086 0.082 0.070 0.080 0.078 0.064 0.063 0.083 0.094 0.089 0.088 0.087 0.085 0.097 0.095 0.091 0.102 0.095 0.099 0.200 0.079 0.102 0.093 0.084 0.210 0.250 0.300
Líquido Agua
Alcohol alílico Alcohol heptílico (n-) Alcohol hexílico (n-) Alcohol metílico 100% 80% 60% 40% 20% 100% Cloruro Alcohol propílico (n-) Alcohol (iso-) Amoníaco Amoníaco, acuoso, 26% Anilina Benceno Bromobenceno Bióxido de azufre Bisulfuro de carbono Tetracloruro Cloruro de calcio, 30% Cloruro de sodio, 25% Clorobenceno
T (°F) 32 86 140 176 77-86 86 167 86 167 68 68 68 68 68 122 5 86 86 167 86 140 5-86 68 140 32-68 86 140 86 212 5 86 86 167 32 154 86 86 50
k 0.330 0.356 0.381 0.398 0.104 0.094 0.091 0.093 0.090 0.124 0.154 0.190 0.234 0.284 0.114 0.111 0.089 0.099 0.095 0.091 0.090 0.290 0.261 0.290 0.100 0.092 0.087 0.074 0.070 0.128 0.111 0.093 0.088 0.107 0.094 0.320 0.330 0.083
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Conductividades térmicas de líquidos (continuación)
Líquido Cloroformo Cimeno (para) Decano (n-) Diclorodifluorometano
Dicloroetano Diclorometano Éter de petróleo Etilenglicol Gasolina Glicerina 100% 80% 60% 40% 20% Heptano (n-) Hexano (n-)
T (°F) 86 86 140 86 140 20 60 100 140 180 122 5 86 86 167 32 86 68 68 68 68 68 86 140 86 140
k 0.080 0.078 0.079 0.085 0.083 0.057 0.053 0.048 0.043 0.038 0.082 0.111 0.096 0.075 0.073 0.153 0.078 0.164 0.189 0.220 0.259 0.278 0.081 0.079 0.080 0.078
Líquido Kerosene Mercurio Nitrobenceno Nitrometano Nonano (n-) Octano (n-) Paraldehído Pentano (n-) Percloroetileno Sodio Tolueno β-tricloroetileno
Tricloroetileno Turpentina (aguarrás) Vaselina Xileno (orto-) Xileno (meta-)
T (°F) 68 167 82 86 212 86 140 86 140 86 140 86 212 86 167 122 212 410 86 167 122 122 59 59 68 68
k 0.086 0.081 4.830 0.095 0.088 0.125 0.120 0.084 0.082 0.083 0.081 0.084 0.078 0.078 0.074 0.092 49.00 46.00 0.086 0.084 0.077 0.080 0.074 0.106 0.090 0.090
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11.
TABLAS DE VAPOR DE AGUA
11.1. Mezcla líquido-vapor según temperatura de saturación
44
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Mezcla líquido-vapor según temperatura de saturación (continuación)
45
| Manual de Datos para la Especialidad de Ingeniería Química
11.2. Mezcla líquido-vapor según presión de saturación
46
| Manual de Datos para la Especialidad de Ingeniería Química
Mezcla líquido-vapor según presión de saturación (continuación)
47
| Manual de Datos para la Especialidad de Ingeniería Química
11.3. Vapor sobrecalentado
48
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Vapor sobrecalentado (continuación)
49
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Vapor sobrecalentado (continuación)
50
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Vapor sobrecalentado (continuación)
51
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Vapor sobrecalentado (continuación)
52
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11.4. Líquido subenfriado
53
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11.5. Saturación líquido-vapor
54
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12.
GRÁFICOS PARA EL FACTOR DE COMPRESIBILIDAD
55
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Gráficos para el factor de compresibilidad (continuación)
56
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13.
NÚMEROS ADIMENSIONALES IMPORTANTES
Nombre Biot Euler Fourier Froude Graetz Grashof Knudsen Lewis Mach Nusselt Péclet Prandtl Reynolds Schmidt Stanton Weber
Símbolo Bi Eu Fo Fr Grz Grf Kn Le M Nu Pe Pr Re Sc St We
Grupo Bi = hL/k Eu = p/ρV 2 Fo = ατ/L2 Fr = V L Grz = wC p /kL Grf = L3 ρ2 βΔt/μ 2 Kn = λ/L Le = (Sc)/(Pr) = α/D M = V/a Nu = hL/k Pe = (Re)(Pr) Pr = μ C p /k Re = V Lρ / μ Sc = μ/ρD St = h/C pVρ We = ρV 2 L/ σ
Nomenclatura: D : Coeficiente de difusión L : Longitud característica V : Velocidad del fluido a : Velocidad acústica g : Constante gravitacional h : Coeficiente de transferencia de calor k : Conductividad térmica p : Presión estática ρ : Densidad
Campo de aplicación Transferencia de calor por conducción Mecánica de fluidos Transferencia de calor por conducción Mecánica de fluidos Transferencia de calor, convección libre Transferencia de calor, convección libre Mecánica de fluidos Transferencia de masa y de calor (por convección) Flujo con alta velocidad Transferencia de calor por convección Transferencia de calor por convección Transferencia de calor por convección Mecánica de fluidos. Transferencia de calor y masa Transferencia de masa y de calor (por convección) Transferencia de calor por convección Mecánica de fluidos, superficie libre
λ Δt w C p α β σ μ τ
: Trayectoria libre promedio : Diferencia de temperatura : Flujo másico : Calor específico a presión constante : Difusividad térmica : Coeficiente de expansión térmica : Tensión superficial : Viscosidad : Intervalo de tiempo
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14.
INFORMACIÓN TÉCNICA
14.1. Fracciones y decimales de pulgada y su equivalente en milímetros Fracción de pulgada
Fracción decimal de pulgada
Milímetros
Fracción de pulgada
Fracción decimal de pulgada
Milímetros
1/64 1/32 3/64
0.0156 0.0312 0.0468
0.3967 0.7937 1.1906
33/64 17/32 35/64
0.5162 0.5312 0.5468
13.0968 13.4937 13.8906
1/16 5/64 3/32 7/64
0.0625 0.0781 0.0937 0.1093
1.5875 1.9843 2.3812 2.7781
9/16 37/64 19/32 39/64
0.5625 0.5781 0.5937 0.6093
14.2875 14.6843 15.0812 15.4781
1/8
0.1250
3.1750
5/8
0.6250
15.8750
9/64 5/32 11/64
0.1406 0.1562 0.1718
3.5718 3.9687 4.3656
41/64 21/32 43/64
0.6406 0.6562 0.6718
16.2718 16.6687 17.0656
3/16 13/64 7/32 15/64
0.1875 0.2031 0.2187 0.2343
4.7625 5.1593 5.5562 5.9531
11/16 45/65 23/32 47/64
0.6875 0.7031 0.7187 0.7343
17.4625 17.8593 18.2562 18.6531
1/4
0.2500
6.5000
3/4
0.7500
19.0500
17/64 9/32 19/64
0.2656 0.2812 0.2968
6.7468 7.1437 7.5406
49/64 25/32 51/64
0.7656 0.7812 0.7968
19.4468 19.8437 20.2406
5/16 21/64 11/32 23/64
0.3125 0.3281 0.3437 0.3593
7.9375 8.3343 8.7312 9.1281
13/16 53/64 27/32 55/64
0.8125 0.8281 0.8437 0.8593
20.6375 21.0343 21.4312 21.8281
3/8
0.3750
9.5250
7/8
0.8750
22.2250
25/64 13/32 27/64
0.3906 0.4062 0.4218
9.9218 10.3187 10.7156
57/64 29/32 59/64
0.8906 0.9062 0.9218
22.6218 23.0187 23.4156
7/16 29/64 15/32 31/64
0.4375 0.4531 0.4687 0.4843
11.1125 11.5093 11.9062 12.3031
15/16 61/64 31/32 63/64
0.9375 0.9531 0.9687 0.9843
23.8125 24.2093 24.6062 25.0031
1/2
0.5000
12.7000
1
1.000
25.4000
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14.2. Dimensiones de tubos de acero para condensadores e intercambiadores de calor En la siguiente tabla, la clasificación BWG (Birmingham Wire Gauge) es un valor equivalente al espesor del tubo. Diámetro exterior del tubo (pulgada) 1/2
3/4
1
1 1/4
1 1/2
BWG 12 14 16 18 20 10 11 12 13 14 15 16 17 18 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Espesor Área de Diámetro de la flujo por interior pared tubo, (pulgada) (pulgada) (pulgada2) 0.109 0.282 0.0625 0.083 0.334 0.0876 0.065 0.370 0.1076 0.049 0.402 0.127 0.035 0.430 0.145 0.134 0.482 0.182 0.120 0.510 0.204 0.109 0.532 0.223 0.095 0.560 0.247 0.083 0.584 0.268 0.072 0.606 0.289 0.065 0.620 0.302 0.058 0.634 0.314 0.049 0.652 0.334 0.165 0.670 0.355 0.148 0.704 0.389 0.134 0.732 0.421 0.120 0.760 0.455 0.109 0.782 0.479 0.095 0.810 0.515 0.083 0.834 0.546 0.072 0.856 0.576 0.065 0.870 0.594 0.058 0.884 0.613 0.049 0.902 0.639 0.165 0.920 0.665 0.148 0.954 0.714 0.134 0.982 0.757 0.120 1.010 0.800 0.109 1.030 0.836 0.095 1.060 0.884 0.083 1.080 0.923 0.072 1.110 0.960 0.065 1.120 0.985 0.058 1.130 1.010 0.049 1.150 1.040 0.165 1.170 1.075 0.148 1.200 1.140 0.134 1.230 1.190 0.120 1.260 1.250 0.109 1.280 1.290 0.095 1.310 1.350 0.083 1.330 1.400 0.072 1.360 1.440 0.065 1.370 1.470 0.058 1.380 1.500 0.049 1.400 1.540
Superficie por pie lineal (pie2) Exterior Interior 0.1309 0.0748 0.0874 0.0969 0.1052 0.1125 0.1963 0.1263 0.1335 0.1393 0.1466 0.1529 0.1587 0.1623 0.1660 0.1707 0.2618 0.1754 0.1843 0.1916 0.1990 0.2048 0.2121 0.2183 0.2241 0.2277 0.2314 0.2361 0.3271 0.2409 0.2498 0.2572 0.2644 0.2701 0.2775 0.2839 0.2896 0.2932 0.2969 0.3015 0.3925 0.3063 0.3152 0.3225 0.3299 0.3356 0.3430 0.3492 0.3555 0.3587 0.3623 0.3670
Peso por pie lineal de acero (libra) 0.493 0.403 0.329 0.258 0.190 0.965 0.884 0.817 0.727 0.647 0.571 0.520 0.469 0.401 1.610 1.470 1.360 1.230 1.140 1.000 0.890 0.781 0.710 0.639 0.545 2.090 1.910 1.750 1.580 1.450 1.280 1.130 0.991 0.900 0.808 0.688 2.570 2.340 2.140 1.980 1.770 1.560 1.370 1.200 1.090 0.978 0.831
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59
14.3. Dimensiones normalizadas de tuberías de acero (IPS) Tubos y tuberías se clasifican según su diámetro y espesor de pared; sin embargo, el diámetro externo de todas las tuberías, correspondientes a un determinado tamaño nominal, es el mismo (independiente del espesor de pared), para poder intercambiar accesorios. No obstante lo anterior, las tuberías de otros materiales también se fabrican con el mismo diámetro externo que las tuberías de acero. Estas dimensiones normalizadas de tubería se conocen como IPS (Iron Pipe Size) o NPS (Normal Pipe Size). Así, por ejemplo, una tubería de cobre de 2 pulgadas IPS significa que corresponde a una tubería de cobre que tiene el mismo diámetro exterior que una tubería de acero normalizada de 2 pulgadas. Tamaño nominal del tubo IPS (pulgada)
Diámetro exterior (pulgada)
Cédula
1/8
0.405
40*
1/4
0.540
80 Ɨ
40* 80 Ɨ
3/8
0.675
40* 80 Ɨ
1/2
0.840
40* 80 Ɨ
3/4
1.050
40* 80 Ɨ
1
1.320
1 1/4
1.660
1 1/2
1.900
40* 80 Ɨ
40* 80 Ɨ 40* 80 Ɨ
2
2.380
40* 80 Ɨ
2 1/2
2.880
40* 80 Ɨ
3
3.500
4
4.500
40* 80 Ɨ
40* 80 Ɨ
6
6.625
40* 80 Ɨ
8
8.625
40* 80 Ɨ
10
10.75
12 14 16 18 20 22 24
12.75 14.0 16.0 18.0 20.0 22.0 24.0
40* 60 30 30 30 20 20 20 20
Diámetro interior (pulgada)
Área de flujo por tubo (pulgada2)
0.269 0.215 0.364 0.302 0.493 0.423 0.622 0.546 0.824 0.742 1.049 0.957 1.380 1.278 1.610 1.500 2.067 1.939 2.469 2.323 3.068 2.900 4.026 3.826 6.065 5.761 7.981 7.625 10.02 9.75 12.09 13.25 15.25 17.25 19.25 21.25 23.25
0.058 0.036 0.104 0.072 0.192 0.141 0.304 0.235 0.534 0.432 0.864 0.718 1.50 1.28 2.04 1.76 3.35 2.95 4.79 4.23 7.38 6.61 12.7 11.5 28.9 26.1 50.0 45.7 78.8 74.6 115 138 183 234 291 355 425
Superficie por pie lineal (pies2 /pie) Exterior
Interior
Peso por pie lineal de acero (libra)
0.106
0.070 0.056 0.095 0.079 0.129 0.111 0.163 0.143 0.216 0.194 0.274 0.250 0.362 0.335 0.422 0.393 0.542 0.508 0.647 0.609 0.804 0.760 1.055 1.002 1.590 1.510 2.090 2.000 2.620 2.550 3.170 3.470 4.000 4.520 5.050 5.560 6.090
0.25 0.32 0.43 0.54 0.57 0.74 0.85 1.09 1.13 1.48 1.68 2.17 2.28 3.00 2.72 3.64 3.66 5.03 5.80 7.67 7.58 10.3 10.8 15.0 19.0 28.6 28.6 43.4 40.5 54.8 43.8 54.6 62.6 72.7 78.6 84.0 94.7
0.141 0.177 0.220 0.275 0.344 0.435 0.498 0.622 0.753 0.917 1.178 1.734 2.258 2.814 3.338 3.665 4.189 4.712 5.236 5.747 6.283
* Comúnmente conocido como estándar. Ɨ Comúnmente conocido como extragrueso. Aproximadamente
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14.4. Dimensiones de tuberías de cobre (ASTM B-88) Las tuberías de cobre vienen disponibles en tipo rígido y flexible y, a su vez, se pueden encontrar en dos espesores de pared: K (de pared gruesa) y L (de espesor mediano). Diámetro nominal (pulgada) 1/4 3/8 1/2 5/8 3/4 1 1 1/4 1 1/2 2 2 1/2 3 3 1/2 4
Tipo K L K L K L K L K L K L K L K L K L K L K L K L K L
Diámetro (pulgada) Exterior Interior 0.305 0.375 0.315 0.402 0.500 0.430 0.527 0.625 0.545 0.652 0.750 0.666 0.745 0.875 0.785 0.995 1.125 1.025 1.245 1.375 1.265 1.481 1.625 1.505 1.959 2.125 1.985 2.435 2.625 2.465 2.907 3.125 2.945 3.385 3.625 3.425 3.857 4.125 3.905
Espesor de pared (pulgada) 0.035 0.030 0.049 0.035 0.049 0.040 0.049 0.042 0.065 0.045 0.065 0.050 0.065 0.055 0.072 0.060 0.083 0.070 0.095 0.080 0.109 0.090 0.120 0.100 0.134 0.110
Peso (kg/m) 0.216 0.188 0.400 0.295 0.512 0.424 0.622 0.539 0.954 0.677 1.249 0.975 1.548 1.316 2.024 1.697 3.066 2.604 4.360 3.690 5.953 4.956 7.620 6.384 9.688 8.007
Presión de trabajo (bar) 63.3 52.7 68.1 46.7 53.7 43.1 44.3 37.7 51.5 34.3 39.6 29.8 32.1 26.7 29.0 24.8 25.9 21.8 24.3 20.3 23.6 19.1 22.3 18.5 21.7 17.7
(psia) 918 764 988 677 779 625 643 547 747 497 574 432 466 387 421 359 376 316 352 295 343 278 324 268 315 256
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14.5. Longitud equivalente para algunas conexiones y válvulas Como es sabido de la Mecánica de Fluidos, las singularidades presentes en una conducción (por ejemplo, válvulas, codos, etc.) contribuyen a la caída de presión por fricción en el sistema y, en la práctica, es difícil determinar dicha caída de presión debido a las particularidades que posee cada sistema. No obstante lo anterior, es posible establecer un equivalente en longitud de tubería recta para cada singularidad. Con este propósito, la tabla siguiente presenta valores de longitudes equivalentes, expresadas en metros de tubo recto, para distintas singularidades presentes en sistemas de conducción comunes. Diámetro equivalente de la línea mm inch 12.7 1/2 15.9 5/8 22.2 7/8 28.6 1 1/8 34.9 1 3/8 41.3 1 5/8 54.0 2 1/8 66.7 2 5/8 79.4 3 1/8
CODO 90° 0.27 0.30 0.45 0.55 0.73 0.85 1.20 1.40 1.70
CODO 45° 0.12 0.15 0.21 0.27 0.36 0.43 0.55 0.67 0.82
“T”
“T”
(Línea)
(Ramal)
0.18 0.24 0.30 0.46 0.55 0.61 0.91 1.07 1.37
0.61 0.76 1.07 1.37 1.83 2.13 3.05 3.65 4.60
Válvulas (abiertas) Globo 4.26 4.88 6.70 8.53 11.00 12.80 17.40 21.00 25.30
ngulo 2.13 2.75 3.65 4.60 5.50 6.40 8.50 10.40 12.80
Check 1.8 2.4 3.0 4.3 4.9 6.1 7.6 8.3 9.1
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15.
FÓRMULAS Y TABLAS MATEMÁTICAS
15.1. Constantes notables 3,14159 26535 89793 23846 2643…
1
e = 2,71828 18284 59045 23536 0287… m 1 = base de los logaritmos naturales
√ √ √ √ √ √ √
2 1,41421 35623 73095 0488… 3 1,73205 08075 68877 2935… 5 2,23606 79774 99789 6964...
3
2 1,25992 1050…
3
3 1,44224 9570…
5
2 1,14869 8355…
5
3 1,24573 0940…
23,14069 26327 79269 006… 22,45915 77183 61045 47342 715… 15,15426 22414 79264 190… g10 2 0,30102 99956 63981 19 521 37389… g10 3 0,47712 12547 19662 43729 60279… g10 0,43429 44819 03251 82765… g10 0,49714 98726 94133 85435 12683… g 10 10 2,30258 50929 94046 68401 7991… g 2 2 0.69314 71805 59946 30941
7232…
g 3 3 1,09861 22886 68109 69139 5245…
√ √
1,64872 12707 00128 1468... 1 3 1 4
1 2
1,77245 38509 05516 02729 8167 ; donde
denota la función gamma.
2.67893 85347 07748... 3,62560 99082 21908...
1 radián = 180°/ = 57,29577 95130 8232...° 1° = /180 radianes = 0,01745 32925 19943 2957... radianes
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15.2. Productos y factores notables (x + y)2 = x2 + 2xy + y 2 (x - y)2 = x2 – 2xy + y 2 (x + y)3 = x3 + 3x2y + 3xy2 + y3 (x - y)3 = x3 - 3x2y + 3xy2 - y3 (x + y)4 = x4 + 4x3y + 6x2y2 + 4xy3 + y4 (x - y)4 = x4 - 4x3y + 6x2 y2 – 4xy3 + y4 (x + y)5 = x5 + 5x4y + 10x3y2 + 10x2y3 + 5xy4+ y5 (x - y)5 = x5 – 5x4y + 10x3y2 – 10x2y3 + 5xy4 – y5 (x + y)6 = x6+ 6x5y + 15x4y2 + 20x3y3 + 15x2y4 + 6xy5 + y6 (x - y)6 = x6 - 6x5y + 15x4y2 - 20x3y3 + 15x2y4 - 6xy5 + y6 * Los resultados anteriores constituyen casos especiales de la fórmula del binomio x2 – y2 = (x – y) (x + y) x3 – y3 = (x - y) (x2+ xy + y 2) x3 + y3 = (x + y) (x 2 - xy + y 2) x4 – y4 = (x – y) (x + y)(x2 + y2) x5 – y5 = (x - y) (x4 + x3y + .x2y2 + xy3 + y4) x5 + y5 = (x + y) (x 4 – x3y + x2y2- xy3 + y4) x6 – y6 = (x – y) (x + y) (x2 + xy + y 2) (x2 – xy + y2) x4 + x2y2 + y4 = (x2+ xy + y 2) (x2 - xy + y 2) x4 + 4y4 = (x2+ 2xy + 2y 2) (x2 – 2xy + 2y 2)
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15.3. Fórmulas geométricas Rectángulo de longitud b y ancho a Área = a· b Perímetro = 2a + 2b
Paralelógramo de altura h y base b rea = b · h = a· b sen θ Perímetro = 2a + 2b
Triángulo de altura h y base b 1
( )( )
1
Área = 2 b·h = 2 a·b sen θ = - - -
donde s = = semiperímetro Perímetro = a + b + c
Trapecio de altura h y lados paralelos a y b 1
Área = 2 Perímetro =
1
θ
1
= a + b + h (csc θ + csc )
Círculo de radio r Área = Perímetro = 2
r
Sector de un círculo de radio r 1
Área = 2 θ (θ en radianes) Longitud del arco (s) = θ
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Fórmulas geométricas (continuación) Radio de la circunferencia inscrita en un triángulo de lados a , b y c
1
donde 2 = semiperímetro
Radio de la circunferencia circunscrita a un triángulo de lados a , b y c
4 1
donde 2 = semiperímetro
Paralelepípedo rectángulo de longitud a , altura b y anchura c Volumen = a·b·c Área de la superficie = 2(ab + ac + bc)
Paralelepídedo con área A de la sección transversal y h la altura Volumen = A h = abc sen θ
Esfera de radio r 4
Volumen = 3 3 Área de la superficie = 4 2
Cilindro circular recto de radio r y altura h Volumen = 2 Área de la superficie lateral = 2
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Fórmulas geométricas (continuación) Cilindro circular de radio r y altura inclinada I Volumen = 2
2 θ
2 θ
Área de la superficie lateral = 2
2 θ
= 2 θ
Cono circular recto de radio r y altura h 1
Volumen = 3 2
Área de la superficie lateral = 2 2
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15.4. Funciones trigonométricas Las siguientes ecuaciones se basan en la descripción del triángulo ABC (ver figura adjunta) que posee un ángulo recto (90°) en C y lados de longitud a, b y c. Así, las funciones trigonométricas del ángulo A se definen de la siguiente manera:
seno de A = sen A =
coseno de A = cos A =
tangente de A = tan A =
cotangente de A = cot A =
secante de A = sec A =
cosecante de A = csc A =
15.5. Números complejos Un número complejo se expresa generalmente en la forma a + b i en donde a y b son números reales e i , llamada unidad imaginaria , se caracteriza por tener la propiedad de que i 2=-1. Los números reales a y b se conocen respectivamente como las partes real e imaginaria de a + b i . Además, los números complejos a + b i y a - b i se conocen como conjugados complejos el uno del otro. Igualdad entre números complejos:
a + bi = c + di ; si y sólo si: a = c y b = d
Adición de números complejos:
(a + bi) + (c + di) = (a + c) + (b + d)i
Sustracción de números complejos:
(a + bi) - (c + di) = (a - c) + (b - d)i
Multiplicación de números complejos:
(a + bi)(c + di) = (ac - bd) + (ad + bc)i
División de números complejos:
-
-
2
2
-
2
2
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15.6. Funciones exponenciales y logarítmicas En las siguientes fórmulas se supone que p y q son números reales, mientras que m y n son números enteros positivos. En todos los casos queda descartada la división por cero.
ap · aq = ap+q ap / aq = ap-q (ap)q= apq
a0= 1 con a 0 a-p= 1/ ap (ab)p= ap bp
√ √ √ √
1
m m
loga M N= log a M + log a N loga M/N= log a M - log a N loga Mp= p log a M loga N=
g g
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15.7. Soluciones de ecuaciones algebraicas Ecuación cuadrática ax2 + bx + c = 0 Soluciones:
- 2 - 4 2
Si a, b, c son reales y si D = b 2 – 4ac es el discriminante, entonces las raíces son: (i) reales y desiguales si D > 0 (ii) reales e iguales si D = 0 (iii) conjugadas complejas si D < 0 Si x1 y x2 son las raíces, entonces x 1 + x2 = -b/a y x1·x2 = c/a Ecuación cúbica x3 + a1 x2 + a2 x + a3 = 0
Soluciones:
32 21 9
3
,
91 2 273 21 54
3
2
3
2
, ,
1
1 - 1 3
2 -
1
3 -
1
2
2
1
1
3
2
- 1 1
1
3
2
- 1 -
√ √
3 -
3 -
Si a1, a2, a3 son reales y si D = Q 3 + R2 es el discriminante, entonces: (i) una de las raíces es real y dos son complejas conjugadas si D > 0. (ii) todas las raíces son reales y por lo menos dos de ellas son iguales si D = 0. (iii) todas las raíces son reales y distintas si D < 0. Si D < 0, el cálculo se simplifica mediante el uso de la trigonometría. Soluciones si D<0:
1 2 -
2 2 - 3 2 -
1 3
1 3
1 3
120
3
- -
240
x1 + x2 + x3 = -a1, x1 x2 + x2 x3 + x3 x1 = a2 , x1 x2 x3 = a3 ; donde x1, x2, x3 son las tres raíces.
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15.8. Geometría analítica en el plano Las siguientes fórmulas se basan en la figura adjunta.
( ) ( )
Distancia d entre dos puntos P 1 y P2:
Pendiente m de la recta que une los puntos P1 y P2:
m
Ecuación de la recta que une los puntos P 1 y P2:
- 1 - 1
2
2 - 1 2 - 1
2 - 1 2 - 1
2
2 - 1 2 - 1
m
- 1 m - 1 m ; donde b 1 - m 1
15.9. Geometría analítica en el espacio En base a la siguiente figura:
Es posible establecer la distancia d entre dos puntos P 1 (x1, y 1, z 1) y P 2 (x2, y2, z2) en el espacio como:
( ) 2
2 1 2 2 1 2 1
2
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15.10. Tabla de derivadas En las siguientes fórmulas se tiene que: u y v son funciones de x; a, c, n son constantes (con restricciones según se indica); e es la base natural de los logaritmos y In u es el logaritmo natural de u (es decir, logaritmo en base e) suponiendo que u > 0. Además, todos los ángulos se dan en radianes.
1
1
1 g g
( )
1
0
0
2
1
1
2
;
1
2
2
g
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15.11. Derivadas Derivadas parciales Sea f(x,y) una función de dos variables x y y, entonces la definición de la derivada parcial de f(x,y) con respecto a x, mientras y se conserva constante, estará dada por:
, , m 0
Análogamente, la derivada parcial de f(x,y) con respecto respec to a y, mientras x se conserva constante, se define por:
, , m 0
Las derivadas parciales de orden superior se definen de la siguiente manera: 2
2 2
2 2
2
Los resultados expresados en las dos últimas ecuaciones son iguales si la función y sus derivadas parciales son continuas, es decir, en dicho caso no importa el orden en que se efectúe la diferenciación. La diferencial de f(x,y) se define como:
;
De manera exactamente análoga se define la diferencial de las funciones de más de dos variables. 73
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15.12. Integrales Integrales indefinidas En las siguientes fórmulas se tiene que: u, v y w son funciones de x; a y c son constantes (con restricciones según se indica); e es la base natural de los logaritmos, In u es el logaritmo natural de u suponiendo que u > 0 (en general, para poder aplicar las fórmulas cuando u<0, reemplácese In u por ln |u| y todos los ángulos se dan en radianes. Se han omitido todas las constantes de integración por estar subentendidas.
||
…
1
1
…
1
2
2 2
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15.13. Ecuaciones diferenciales básicas y sus soluciones
Ecuación diferencial Separación de variables
Solución
1 g1 2 g2 0
1 2
Ecuación lineal de primer orden
∫
Ecuación de Bernoulli
∫ 1
2
2
0
a y b son constantes reales
g1
∫
1
∫ 1
2
2
1 m1 2 m1
Caso 3. m1 , m2 - :
1 2
2 4
Hay 3 casos que corresponden a los presentados para la ecuación lineal homogénea de segundo orden. Caso 1. m1
Caso2.
2
m2
m1
2
2
∫
m1 m2
Caso3.
1 2
m1
m2
m2 m1
-m1 - m1
∫
2
1
∫
m2
-m1
∫
- -
Haciendo x= e t, la ecuación se convierte en: 2
,
1 m1 2 m1 m1
Ecuación de Euler o de Cauchy
Caso 2. m1, m2 reales e iguales:
1
a y b son constantes reales
-
Caso 1. m1, m2 reales y distintas: 1m1 2m2
, 2
Ecuación lineal no homogénea de segundo orden
∫
Sean m1, m2 las raíces de m 2 + am + b = 0, entonces hay 3 casos.
Ecuación lineal homogénea de segundo orden
g2
1- 1, :
Ecuación homogénea
2
Entonces la ecuación se puede resolver como se indica en las dos ecuaciones anteriores (ecuación lineal homogénea y no homogénea de segundo orden) 75
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15.14. Fórmulas de análisis vectorial Leyes de álgebra vectorial Si A, B, C son vectores y m, n son escalares, entonces: Ley conmutativa de la adición:
A+B=B+A
Ley asociativa de la adición:
A + (B + C) = (A + B) + C
Ley asociativa de la multiplicación escalar:
m (nA) = (mn) A = n (mA)
Ley distributiva:
(m + n) A = mA + nA
Ley distributiva:
m (A + B) = mA + mB
Componentes de un vector Un vector A se puede representar colocando su origen en el punto (x,y,z) = (0,0,0) de un sistema de coordenadas rectangulares. Si i, j y k representan vectores unitarios cuya dirección es la misma que la de los ejes positivos x, y, y z, respectivamente, entonces se tendrá que: A = A1 i + A2 j + A3 k donde A1i, A2 j y A3k corresponden a los llamados vectores componentes de A en las tres direcciones i, j y k, mientras que A1, A2 y A3 son las llamadas componentes de A .
Producto escalar A·B = AB cos
θ
; 0 ≤ ≤ donde es el ángulo formado entre A y B.
Leyes fundamentales: A·B = B·A A·(B + C) = A·B + A·C A·B = A1B1 + A2B2 + A3B3
Ley conmutativa Ley distributiva ; donde A = A 1i + A2 j + A3k y B = B1i + B2 j + B3k
Operador nabla El operador nabla se define como:
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