PROBLEMAS DE RECURSOS HÍDRICOS PROBLEMA N° 01
La cantidad de calor requerida para cambiar la temperatura de un material sólido de T 1 a T2 está dada por: Q
= m C p (T 2- T 1 )
en donde Q = kcal; m = masa en kg; Cp = capacidad calorífica (Kcal/Kg°C) ; T 1 y T 2 temperaturas iniciales y finales. ¿Cuántas kilocalorías se requieren para calentar un jamón de 10 kg desde 15°C hasta 95°C? Cp = 0.8 Kcal. Si el jamón se calentara en una estufa kg°C eléctrica con una potencia de 2000 vatios, ¿cuánto tardaría en calentarse? PROBLEMA N° 02
¿Qué potencia se necesita para elevar 2000 Litros de leche a una altura de 5 metros en el tiempo de dos minutos? Dé el resultado en HP. La Densidad de la leche 1.032 g/c.c. DATO : Considere que no hay perdidas y la ve locidad de succión y de descarga es la misma.
PROBLEMA N° 03
En una pasteurizadora se eleva leche de densidad relativa 1.02 hasta un tanque de almacenamiento situado a 10 m de altura, a través de una tubería de 3 pulgadas de diámetro interno. La cantidad de leche que se maneja es de 400 L/min. Calcule los HP requeridos por la bomba y suponga que ésta tiene una eficiencia del 100% y que no hay pérdidas de fricción en la línea.
PROBLEMA N° 04
En una tubería de 2 pulgadas de diámetro interior fluye leche de densidad relativa 1.032 a razón de 100 L/min a una presión de 0.7 Kg/cm 2. Si la tubería cm se reduce a 1.5 pulgadas, ¿cuál ¿cuál será la nueva presión?
PROBLEMA N° 05
El sistema de flujo mostrado en la figura siguiente tiene un diámetro de tubería de 0.0348m y debe transportar un caudal de 1.57x10-3 m3/s (1.97 Kg/s) a una velocidad de 1.66 1.6 6 m/s. La caída de presión a través del filtro es de 100 KPa. Se tienen además otras pérdidas por fricción debidas a la contracción a la entrada de la línea, la válvula de tapón y tres codos de radio amplio. Hacer el balance de energía mecánica correspondiente, si las constantes reológicas del líquido son K=5.2 Pa.sn y n=0.45.
Bomb a Válvula de tapón
PROBLEMA N° 06
A través de un sistema de tubería que se muestra en la figura, fluye el petróleo crudo que tiene como gravedad especifica = 0.887 a 60 ℉. La tubería tubería “A” es de 2”, la tubería tubería “B” es de 3” y dos tuberías “C” de 1.5” por el cual fluye cantidad igual de liquido, el flujo a través de la tubería “A” es 30 Gl/min. Gcfcdel petróleo es 0.887 : ρh2 = 1
b
1 pie3 = FT 3 = 7.48 galone galoness
Calcular:
a) La velocidad de flujo de masa de cada tubería. b) La velocidad lineal promedio en cada tubería. c) La velocidad de masa en cada tubería. PROBLEMA N° 07
Se ha de bombear agua a 20° C con un caudal de 1450 L/min desde un lago a la parte interior de un depósito tal como se muestra en la figura. El agua recorre una distancia total de 60 m. los primeros 30m lo hace con un tubo de acero comercial de 10 cm. de diámetro interior. En este tramo están instaladas una válvula de atajadera abierta. Una bomba y tres codos de curva media. En los 30 m. restantes, el agua circula por dos tubos paralelos, A y B, idénticos, situados a la misma altura, cada una de los cuales tiene cuatro codos de curva media y una válvula guillotina abierta. Ambos tubos son de acero comercial, con un diámetro interior de 8 cm. la superficie del agua en el depósito se encuentra a 20 m. por encima del nivel del agua del lago. Calcular la potencia de la bomba.
PROBLEMA N° 08
Una disolución de peso específico 1.25 g/cm3 y 1.5 Cp. de viscosidad ha de bombear con un caudal de 200 l/min desde un tanque de almacén abierto a la atmosfera hasta la parte superior de la torre de absorción. La disolución descargada en la torre a través de una abertura equivale en área a la de un tubo de 2.5 cm de diámetro interior. La presión en la torre es de 1 .75 atm. El punto de descarga en la torre de absorción está situada a 25 m. de diámetro interior, que pasa por un punto 2m. por debajo del nivel de la disolución en el tanque. La bomba descarga por otro tubo del mismo diámetro que el de entrada, prácticamente al mismo nivel de altura. La carga de fricción en la línea de succión es de 0.6 m. de columna de agua y en la línea de descarga es de 3.6 m. de columna de agua. Determinar: Si la bomba tiene un rendimiento del 70% ¿Qué potencia se ha de aplicar en el eje de la bomba? ¿Qué presiones señalarán los manómetros, situados a la entrada y salida de la bomba?
NOTA : Desarrollar y presentar el día del Examen.
NOTACIÓN
Sím Sí mbolo
A
Pro Pr opied ieda ad
Área superficial
Unidad Unida des SI m2
B,b
Espesor
Bi
Número de Biot
c p
Calor específico a presión constante
J/Kg K
C
Concentración másica
Kg/m3
D
Coeficiente de difusividad en transferencia de masa
d
Longitud característica
m
Adimensional
m2/s m
[ ]/m4
E
Gradiente de
f
Vector fuerza de gravedad: ( f x , f y , f z ) ) = g
Kg/m 2s2=N/m3
Número de Fourier
Adimensional
Fo h
I,J,i,j
Coeficiente de transferencia de calor Contadores enteros
W/m 2K
Kg/m 2s Kmol/m2s
J
Flujo másico- Flujo másico molar
k
Conductividad térmica
J/mK
L
Coeficiente fenomenológico generalizado
m2/s
m
Masa
Kg
Nu
Número de Nusselt
P
Presión
Q
Energía en forma de calor
q
Flujo de calor
Adimensional Pa J
J/m 2s=W/m 2
Rata de energía calorífica , velocidad de transferencia de q
calor
W=J/s
Sh
Número de Sherwood
Adimensional
T
Temperatura
t
Tiempo
u
Vector velocidad : ( u x , u y , u z )
m/s
V
Volumen
m3
x
Distancia medida en la dirección de transporte
m
ºC,K s
