Operaciones Unitarias I Huamanga (AI 342
Universidad Nacional de San Cristóbal de !scuela "ro#esional de Ing$ Agroindustrial PROBLEMAS DE OPERACIONES UNITARIAS I
1º TRABAJO CALIFICADO: FECHA DE PRESENTACIÓN: PRESENTACIÓN: 04-12-17; 6:00 p.m. 1.
Responder Responder en forma forma clara clara y precisa precisa las siguient siguientes es pregun preguntas; tas; - ¿Qué enende enende por Viscosidad, Viscosidad, que importancia importancia sica ene ene en la dinmica de !uidos y e"plique c#mo $ar%a en los !uidos con los cam&ios de temperatura temperatura y presi#n' - ¿Qué enende enende por operaciones operaciones unitarias, !uidos !uidos y mecnica mecnica de !uidos' - (iga cuales son las las propiedades de de los !uidos y e"plique. e"plique.
).).-
*on$er *on$errr una altura altura de presi#n presi#n de + m de agua en altura altura de aceite de densida densidad d rela$ rela$a a ,+.
..- /luy /luye e agua agua a )0* )0* $isco $iscosi sida dad d 2 1, 1,+ + cen cenpo pois ise3 e3 por un tu&o tu&o de 1cm 1cm de radio radio.. 4i la rapide5 de !u6o en el centro es de ,) m7s y el !u6o es laminar, calcule la ca%da de presi#n de&ida a la $iscosidad a lo largo de un tramo de + m del tu&o. 8.8.- /luye /luye agua a )0* $iscosi $iscosidad dad 2 1,+ 1,+ cenpoise3 cenpoise3 por por un tu&o 9ori5on 9ori5ontal tal de ) m de largo; largo; el !u6o es laminar, y el agua llena todo el tu&o. :na &om&a manene una presi#n manométrica de 18 a en un gran tanque en un e"tremo del tu&o.
>a distri distri&uc &uci#n i#n de $elocid $elocidad ad cuando cuando !uye agua agua por una tu&er%a tu&er%a de 1, cm de dimetr dimetro o esta dado por Vr3 2 1?1 @ r )7r)3 m7s, donde ro es el radio del tu&o. *alcule el esfuer5o cortante en la pared, en un punto situado a r78 y en el centro de la tu&er%a. 4i esta distri&uci#n de $elocidades se manene a lo largo de > m de tu&er%a, ¿qué arrastre induce el agua so&re la tu&er%a en la direcci#n del !u6o'
?.?.-
:n l%qui l%quido do con $isc $iscosi osidad dad dinm dinmica ica de de 1,+"1 1,+"1- Ag-s7m) !uye so&re una pared 9ori5ontal. *alcular el gradiente de $elocidades y la intensidad del esfuer5o tangencial en la frontera y en los puntos situados a uno, dos y tres cm de la misma, segBn la Cgura, suponiendoD :na distri&uci#n para&#lica de $elocidades. >a par&ola ene su $érce en E y el origen del sistema de e6es est en F.
Ing. Jorge Málaga Juárez
Operaciones Unitarias I Huamanga (AI 342
.
Universidad Nacional de San Cristóbal de !scuela "ro#esional de Ing$ Agroindustrial
:na $olante que pesa + Ag ene un radio de giro de cm cuando gira a ? rpm se reduce su $elocidad en 1 rpm7s a causa de la $iscosidad del !uido situado entre el e6e y su co6inete. >a longitud del co6inete es de + mm, el dimetro del e6e )+ mm y el espacio radial de ,+ mm. (eterminar la $iscosidad del !uido en Ag7m.s.
=.-
:n man#metro Gu&o en :3 que conene mercurio, como se muestra en la Cgura, su &ra5o i5quierdo esta conectado a una tu&er%a que transporta agua a presi#n. 4i el ni$el del mercurio en el &ra5o i5quierdo est a 8 mm por de&a6o de la l%nea central de la tu&er%a, encontrar la presi#n a&soluta en la tu&er%a. Gam&ién encontrar la nue$a diferencia de ni$eles del mercurio en el man#metro, si la presi#n en la tu&er%a cae en ) " 1 N/m2.
H.-
8.
Ing. Jorge Málaga Juárez
Operaciones Unitarias I Huamanga (AI 342
Universidad Nacional de San Cristóbal de !scuela "ro#esional de Ing$ Agroindustrial
1.- :na tu&er%a de 1+ cm de dimetro transporta = l7s. >a tu&er%a se ramiCca en otras dos, una de + cm y la otra de 1 cm de dimetro. 4i la $elocidad en la de + cm de dimetro es de 1) m7s, ¿*ul es la $elocidad en la tu&er%a de 1 cm' 11.- E tra$és de una tu&er%a 9ori5ontal de 1+ cm de dimetro !uye agua a una presi#n de 8,) Ag7cm). 4uponiendo que no 9ay pérdidas, cual es el caudal si en una reducci#n de ,+ cm de dimetro la presi#n es de 1,8 Ag 7cm)' 1).- :na tu&er%a de cm de dimetro ene un corto tramo en el que el dimetro se reduce gradualmente 9asta 1+ cm y de nue$o aumenta 9asta cm. >a secci#n de 1+ cm est ? cm por de&a6o de la secci#n E, situada en la tu&er%a de cm, donde la presi#n es de +,)+ Ag7cm). 4i entre las dos secciones anteriores se conecta un man#metro diferencial de mercurio, cual es la lectura del man#metro cuando circula 9acia a&a6o un caudal de agua de 1) l7s' 4up#ngase que no e"isten pérdidas. 1.- :n aceite de densidad rela$a ,+ est !uyendo a tra$és de la &oquilla, mostrada en la Cgura y desequili&ra la columna de mercurio del man#metro en :. (eterminar el $alor de J9K si la presi#n en JEK es de 1,8 Ag7cm ).
18.- (eterminar la pérdida de carga por fricci#n del disposi$o JLK mediante un man#metro diferencial, cuyo l%quido manométrico ene una densidad rela$a de ,+.
Ing. Jorge Málaga Juárez
Operaciones Unitarias I Huamanga (AI 342
Universidad Nacional de San Cristóbal de !scuela "ro#esional de Ing$ Agroindustrial
1+.- /luye agua a ) 0*, por una tu&er%a 9ori5ontal de acero normal de K (M cédula 8 con una $elocidad de 1, m7s y una presi#n de ?H Aa a&s., luego la tu&er%a se reduce a (M de )K catalogo 8. *alcular la presi#n en la tu&er%a de )K, suponiendo que no e"iste perdida por fricci#n. 4i la tu&er%a esta instalada $ercalmente y el !u6o !uye 9acia arri&a, calcular la presi#n en la misma tu&er%a, si el medidor de presi#n se encuentra a ,+ m por encima de la presi#n 1. 1?.- 4e esta &om&eando ?,1) l7s de lec9e a ) 0*, por una tu&er%a de 1K desde el fondo de un dep#sito 9asta otro tanque a&ierto ele$ado, la diferencia de ni$el del l%quido es de m por encima del ni$el de la &om&a.
1.-
1=.- :n concentrado de tomate con N de s#lidos totales, esta siendo &om&eado por el interior de una tu&er%a de 1 mm de dimetro con un nBmero de Reynolds de )1; la densidad rela$a del concentrado a ) 0* es de 1,8 y su $iscosidad 1, cp. -
*ul es la $elocidad en la tu&er%a'
-
*ul de&er ser el dimetro de la tu&er%a, si se de&e mantener las mismas condiciones de !u6o anteriores, para otro !uido con densidad 11 Ag7m y $iscosidad de 1,1"1-) a.s
Ing. Jorge Málaga Juárez
Operaciones Unitarias I Huamanga (AI 342
Universidad Nacional de San Cristóbal de !scuela "ro#esional de Ing$ Agroindustrial
1H.- 4e esta &om&eando ,+"1-8 Ag7s de una salsa de man5ana 1,N de s#lidos totales3 a )+0*, desde un 9omogeni5ador 9asta una marmita, para reci&ir un tratamiento térmico de pasteuri5ado, por una tu&er%a de acero ino"ida&le, segBn el esquema, la densidad y $iscosidad de la salsa es de 18+ Og7m y 8,+ *p. respec$amente, si se desprecian las perdidas por fricci#n, determinarD a.
>a presi#n de succi#n y de descarga de la &om&a.
b.
>a potencia del motor que impulsa la &om&a, si su eCciencia es de N
).- 4e transporta + l7s de puré de al&aricoque de 1H N de s#lidos totales a )+ 0* desde un 9omogeni5ador 9asta una marmita, segBn el sistema mostrado, a tra$és de una tu&er%a de acero ino"ida&le de ) pulgadas cédula 8. >a densidad del puré es de 111 Ag7m y la $iscosidad de ?,1 cp. >as $l$ulas estn completamente a&iertas. 4i la &om&a ene un rendimiento mecnico de ?+N y las perdidas de carga por fricci#n son de m. (eterminarD a.-
>a potencia necesaria del motor que impulsa la &om&a.
&.- >a presi#n de succi#n y de descarga de la &om&a. c.-
Ing. Jorge Málaga Juárez
