FLUJO DE FLUIDOS 2IV17 1. Defina desde el punto de vista de la fsica clsica los conceptos de flujo de fluidos y de la clasificacin con cierto detalle.El flujo de fluidos trata del estudio de los fluidos en movimiento. Como ejemplo se tienen al desbordamiento de un rio y al de las volutas de huma de un cigarrillo.Es de sumo inters estudiar el transporte de fluidos de un punto a otro los cuales son impulsados generalmente a travs de un sistema de tuberas. Las tuberas de seccin circular son las ms frecuentes, debido a que esta forma ofrece no slo mayor resistencia circular son las ms frecuentes, debido a que esta forma ofrece no slo mayor resistencia estructural, sino, tambin mayor seccin trasversal para el mismo permetro exterior que cualquier otra forma.2. Qu se entiende por peso especfico?Se le llamapeso especficoa la relacin entre elpesode una sustancia y suvolumen.Su expresin de clculo es:siendo, , el peso especfico;, el peso de la sustancia;, el volumen de la sustancia;, ladensidadde la sustancia;, lamasade la sustancia;, la aceleracin de lagravedad.

3. Cmo se puede pasar de densidad a peso especfico y viceversa?La densidad es la cantidad de masa por unidad de volumen. Se denomina con la letra . En el sistema internacional se mide en kilogramos / metro cbico.El peso especfico de un fluido se calcula como su peso sobre una unidad de volumen (o su densidad por g). En el sistema internacional se mide en Newton / metro cbico. 4. Qu es la hidrosttica y que ecuaciones tiene?Lahidrostticaes la rama de lamecnica de fluidoso de la hidrulica que estudia los fluidos en estado de equilibrio; es decir, sin que existan fuerzas que alteren su movimiento o posicin. Los principales teoremas que respaldan el estudio de la hidrosttica son elprincipio de Pascaly elprincipio de Arqumedes.Lapresin(P)se relaciona con lafuerza(F)y elreao superficie(A)de la siguiente forma:P=F/A.La ecuacin bsica de la hidrosttica es la siguiente:dP = gdhSiendo:P: presin: densidad del fluidog: la aceleracin gravitatoria de la Tierrah: altura

5. Qu es la hidrodinmica y que ecuaciones tiene?Lahidrodinmicaestudia ladinmicade loslquidos.

6. Mencionar 5 materiales de construccin de las tuberas

7. Qu se entiende por rugosidad y que unidades tiene?Larugosidadde las paredes de loscanalesytuberases funcin del material con que estn construidos, el acabado de la construccin y el tiempo de uso.8. Qu es la rugosidad relativa y que unidades tiene?Es la relacin de la rugosidad absoluta para cada material, entre el valor del dimetro interno real de la tubera a manejar.r= / D = m/m Adimensional9. Cmo se calcula los dimetros internos y externos de una tubera y que datos son necesarios para obtenerlos?Los dimetros exteriores son: 2": 60.3 mm o 2 3/8", 4": 114.3 mm o 4 1/2"Los dimetros interiores dependen del espesor seleccionado de la tubera y que se define como Schedule (Sch). El dimetro lo calculas como Di = Do - 2* EspesorPara caos de Sch 40 los espesores son: 2": 3.91 mm, 4": 6.02 mmPara caos de Sch 80 los espesores son: 2": 5.54 mm, 4": 8.56 mm10. Qu son los accesorios, numere por lo menos cinco?Es el conjunto de piezas moldeadas o mecanizadas que unidas a los tubos mediante un procedimiento determinado forman las lneas estructurales de tuberas de una planta de proceso. Ejemplos: Bridas Codos Tes Reducciones Cuellos o acoples Vlvulas Empacaduras Tornillos y niples

11. Cmo se calcula el factor de friccin?Elfactor de friccinocoeficiente de resistencia de Darcy-Weisbach (f)es un parmetro adimensional que se utiliza para calcular laprdida de cargaen unatuberadebida a la friccin.RgimenCoeficiente de friccinDependencia

Laminar

Turbulento liso

Turbulento intermedio

Turbulento rugoso

12. Describe la ecuacin de Fanny, Darcy y digan que unidades tiene cada una de los variables y para que se utilizan.Ecuacion de DarcyUna de las frmulas ms exactas para clculos hidrulicos es la de Darcy-Weisbach. Sin embargo por su complejidad en el clculo del coeficiente "f" de friccin ha cado en desuso. An as, se puede utilizar para el clculo de la prdida de carga en tuberas de fundicin. La frmula original es:h = f *(L / D) * (v2/ 2g)En funcin del caudal la expresin queda de la siguiente forma:h = 0,0826 * f * (Q2/D5) * LEn donde:h: prdida de carga o de energa (m)f: coeficiente de friccin (adimensional)L: longitud de la tubera (m)D: dimetro interno de la tubera (m)v: velocidad media (m/s)g: aceleracin de la gravedad (m/s2)Q: caudal (m3/s)

13. Qu es longitud equivalente?Para cada accesorio en el sistema a estudiar, una longitud virtual de tubera recta que, al utilizarse con la ecuacin de prdida por friccin, genere la misma prdida asociada a la prdida localizada del referido accesorio.14. Qu representa fsicamente y como se obtiene (2 procedimientos) la longitud equivalente?

15. Qu es un medidor de flujo y como se clasifica (de 4 ejemplos de medidores de rea variable y 2 de rea fija)?Para controlar los procesos industriales, se desea conocer la cantidad que entra y sale del proceso. Debido a que la mayor parte de los materiales son transportados en forma fluida, siempre que sea posible.

16. Cmo se relaciona la masa, gasto msico o volumtrico con la cada de presin en un medidor de flujo? Las prdidas de presin en un sistema e tuberas se deben a varias caractersticas del sistema:1. Rozamiento en las paredes de la tubera debido:a) Funcin de la rugosidad del superficie interiorb) Dimetro interiorc) Velocidad d) Densidad y e) Viscosidad del fluido2. Cambios de direccin del fluido3. Obstrucciones en el paso del flujo4. Cambios repentinos o graduales en la superficie y contorno de paso del fluidoDonde el gasto masa es Gm=GV17. Describa el funcionamiento de un medidor magntico y para que tipos de fluidos se utilizan.

18. Qu es un fluido electroltico?Unelectrolitooelectrlitoes cualquier sustancia que contieneioneslibres, los que se comportan como un medioconductor elctrico. Debido a que generalmente consisten en iones en solucin, los electrlitos tambin son conocidos comosoluciones inicas, pero tambin son posibles electrolitosfundidosyelectrolitos slidos.19. Qu es , Co, Cv y que valores estn?

20. Mencionar las ventajas y desventajas de un medidor de tipo venturi contra un medidor tipo placa de orificio.

21. Qu se entiende por un lecho empacado?Tambin conocida como columna; es un recipiente generalmente de seccin transversal circular que contiene en su interior partculas solidas (empaques) distribuidas al azar o en forma ordenada (empaque integral). Las columnas empacadas son un medio eficiente, para llevar a cabo varios procesos entre fases como la transferencia de calor y masa; y la extraccin de impurezas de un gas.

22. Qu tipo de operaciones de Ingeniera Qumica se pueden llevar a cabo en los lechos empacados?Porosidad. La fraccin de volumen de partculas en el lecho es (1-) donde es la porosidad o fraccin hueca.23. De manera general dar una diferencia de lechos empacados, torres de separacin y torres de platos.

24. Mencione 5 tipos de empaques, dar sus nombres y caractersticas de cada uno de ellos, mencione de forma general cuales son las caractersticas ms importantes de los empaques.

25. Explique cmo funciona una celda de presin diferencial.Consiste en un diafragma en contacto con el lquido del tanque, que mide la presin hidrosttica en un punto del fondo del tanque. En un tanque abierto esta presin es proporcional a la altura del lquido en ese punto y a su peso especfico. Es decir:P = PresinH = altura de lquido sobre el instrumento = densidad del lquidog = 9,8 m/s226. De la definicin de bombas.La bomba es un aparato que agrega energa a un fluido lquido para transportarlo de un lugar a otro, puede ser sobre el mismo plano o a diferente nivel.

27. Clasificacin general de las bombas y caractersticas de esa clasificacin.

28. Dar 3 ejemplos justificando la respuesta del uso de las bombas. Las bombas de fbricas textiles manejan colorantes, agua, sulfuros de carbono, cidos, sosa custica, sosa comercial, acetatos, solventes, decolorantes, alcoholes, sales, perxidos de hidrgeno, sales, engomado y butano. Se usan muchas bombas de medicin y dosificacin en las aplicaciones textiles para manejar las soluciones de decolorantes, control de pH del agua de lavado de las fibras sintticas, control de color en el teido, carbonizacin de la lana, etc. Las principales aplicaciones dentro de la industria siderrgica son: enfriamiento de molinos, enfriamiento de hornos, servicios de suministro de agua, remocin de escoria en los lingotes, etc. La industria farmacutica, es una de las que tienen los ms altos ndices de crecimiento. Para sus procesos utiliza gran variedad de bombas las que incluyen bombas de vaco, comprensoras, bombas para substancias qumicas, agua tratada, vapores, gases licuados, etc.29. Dar las partes principales y funcionamiento de las bombas centrifugas.Las Bombas centrfugas tambin llamadas Rotodinmicas, son siempre rotativas y son un tipo debomba hidrulicaque transforma laenerga mecnicade un impulsor

Corte esquemtico de una bomba centrfuga. 1acarcasa, 1b cuerpo de bomba, 2 soporte de cojinetes, 3 tapa de depresion, 4 apertura del eje, 5 cierre del eje, 6 eje.

30. Qu ventajas tiene las conexiones en serie y en paralelo en la conexin de 2 bombas de caracterstica similar?Cuando la necesidad de operacin sea la de tener alta carga a gasto constante es necesario utilizar un sistema en serie. Si la demanda en el proceso es la de tener un alto gasto con una carga constante (no necesariamente) se debe utilizar un arreglo en paralelo.31. De un arreglo paralelo de caractersticas similares al anterior.

32. Qu se entiende por cabeza, carga o altura de una bomba y que unidades tiene? La energa total de la bomba suministre al liquido se define como una carga o columna de liquido, es decir como el numero de metros de liquido que ejercen una presin igual a la presin suministrada al fluido por la bomba.33. Cmo se calcula la carga, cabeza o altura (H)?Matemticamente se calcula pr la ecuacin

Donde: H=carga suministrada por la bomba al liquido m P= presin suministrada por la bomba al liquido Kgf/m2W= peso especifico del liquido bombeado Kgf/m334. Mencione 3 curvas caractersticas de operacin de las bomba y explicar brevemente el contenido de dicha curva.

Las curvas caractersticas representan el comportamiento hidrulico de una bomba en general.

35. Qu se entiende por la cabeza de succin neta positiva NPSHA disponible y la requerida NPSHR cul es la de el fabricante y la del cliente ( CSNPD)?El NPSHrequerido es un parmetro de la bomba y lo debe dar el fabricante. Se puede interpretar como la succin que produce la bomba para poder manejar el caudal y la cabeza para las cuales fue seleccionada.El NPSHdisponible es un parmetro del sistema y debe calcularse. Nos dice que tanta succin se puede tolerar antes que la presin alcance Psat. De ah el requerimiento NPSHrequerido < NPSHdisponible.Se calcula de la siguiente manera:NPSHdisponible. = hsp hs hf - hvaphsp: Cabeza de presin esttica aplicada al fluido (en escala absoluta) expresada en metros de altura de columna del fluido.hs: Diferencia de elevacin entre el nivel del fluido en el depsito y la entrada a la bomba. Positivo cuando la bomba esta por debajo del depsito (preferido) y negativa cuando est por encima del mismo.hf: prdida por friccin en la tubera de succin expresada en metros.36. Qu es la cavitacin de una bomba?Es un fenmeno fsico, mediante el cual un lquido, en determinadas condiciones, pasa a estado gaseoso y en unos instantes despus pasa nuevamente a estado liquido.37. Cmo se evita y como se corrige?

38. Cmo se modifica la cabeza de la bomba con el gasto?La naturaleza del fluido que se est transformando como la corrosividad, temperatura, presin de vapor, viscosidad y slidos en suspensin. 39. Describe la ecuacin de Bernoulli y en funcin de que energas estn y cada trmino explicar.La energa de un fluido en cualquier momento consta de tres componentes: cintica: es la energa debida a la velocidad que posea el fluido; potencial gravitacional: es la energa debido a la altitud que un fluido posea; energa de flujo: es la energa que un fluido contiene debido a la presin que posee.La siguiente ecuacin conocida como "ecuacin de Bernoulli" (Trinomio de Bernoulli) consta de estos mismos trminos. donde:=velocidaddel fluido en la seccin considerada.=densidaddel fluido.=presina lo largo de la lnea de corriente.=aceleracin gravitatoria= altura en la direccin de lagravedaddesde unacotade referencia.

40. Bernoulli en los siguientes casos: atura constante, velocidad del fluido constante, mismos dimetro, cuando no haya cambio de presin, cuando no hay gradiente de flujo (reducir la ecuacin).