Ingeniería en Alimentos - Fenómenos de Transporte - Año 2016

“Anhela siempre la perfecta armonía entre pensamiento, palabra y acción. Ansía siempre purificar tus pensamientos y todo irá bien. Nada hay más potente que el pensamiento. La acción sigue a la palabra; ésta, al pensamiento. El mundo es el resultado de un poderoso pensamiento, y donde éste es poderoso y puro, también poderoso y puro es el resultado”. Mahatma Gandhi, 1937

SITUACIONES PROBLEMATICAS N°4 Temas a desarrollar:  Balance macroscópico de momento EJERCICIO Nº 1: Sea el cono reductor de la figura por el que fluye un determinado caudal de agua, siendo la velocidad media en la sección S es de 40 m/s. La presión manométrica en una determinada sección E vale 1000 kPa. Calcular la fuerza horizontal que sufre un soporte que sirve de anclaje al cono. Se despreciarán las pérdidas de energía mecánica y la diferencia de cotas entre las secciones E y S.

EJERCICIO Nº 2: La tubería de 60 cm del problema anterior esta conectada a una tubería de 30 cm mediante un cono reductor normal. Para el mismo caudal de 900 l/seg de aceite y una presión de 274,5 Kpa en la sección 1. ¿Cuál es la fuerza ejercida por el aceite sobre el cono reductor si se desprecian las perdidas de carga en el mismo?

EJERCICIO Nº 3: Se usa un codo reductor para desviar hacia arriba en un ángulo de 45º, respecto a su dirección original, un flujo de agua que viene por un tubo horizontal a razón de 30 Kg/s. El codo descarga a la atmósfera. El área de la sección transversal a la entrada es de 150 cm2 y de 25 cm2 a la salida. La diferencia de elevación de los centros de la salida y entrada es de 40 cm. La masa del codo y del agua en el es de 50 Kg. Determine la fuerza de anclaje necesaria para sostener el codo en su lugar. EJERCICIO Nº 4 En el dibujo de la izquierda se presenta el esquema de una instalación compuesta por un depósito de agua cerrado y presurizado con aire a una presión de 500 kPa. La superficie libre del depósito se encuentra en una cota de 0 m y de él parte una tubería 0-A de 10 cm de diámetro y 200 m de longitud. La tubería finaliza en un estrechamiento A-1 (Figura Derecha) a través del cual el agua descarga a la atmósfera en una cota de 20 m. El estrechamiento posee una sección a la salida de

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2 cm de diámetro y a la entrada idéntica que la tubería 0-A. Suponiendo que los nodos A y 1 se encuentran situados en la misma cota.

Se pide calcular el caudal de agua que circula por la instalación. La presión en el nodo A en pascales. La fuerza resultante que el agua ejerce sobre el estrechamiento A-1. EJERCICIOS COMPLEMENTARIOS EJERCICIO NºI: Considérese la situación esquematizada en la Figura , donde un chorro de ancho B impacta sobre una placa plana inclinada un cierto ángulo con respecto al

plano horizontal. Determinar la fuerza neta que el fluido ejerce sobre la placa.

EJERCICIO Nº II: Determine la magnitud y dirección de las componentes vectoriales de la fuerza de reacción que el agua ejerce sobre la combinación de codo y tobera que se muestran en la Figura 3. La tobera descarga a la atmósfera, La presión atmosférica es de 100kPa la presión relativa en el punto 1 es de 102,6kPa y la velocidad de agua a la entrada del tubo es de 2m/s. v

160m m

2

y 300m m

x

v 1

EJERCICIO Nº III: En un codo reductor como el de la Figura 4 con un ángulo de 60º (2=60º), fluye agua a estado estable y 363K con una velocidad de 0,056m 3/s. El diámetro

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de la tubería de entrada mide 0,102m y el de salida 0,076m. Se estima que la pérdida por fricción en el codo vale v2/5. Despréciense las fuerzas de gravedad. La presión de salida P2 (manométrica) = 11,5 kN/m2. Calcúlense las fuerzas en el codo en Newtons. UEJERCICIO Nº IV:na tubería de 60 cm de diámetro, que transporta 900 l/seg de un aceite (Dr = 0,85), tiene un codo de 90º en un plano horizontal. La perdida de carga en el codo es de 1,10 m de aceite y la presión a la entrada se de 294,2 KPa. Determinar la fuerza resultante ejercida por el aceite sobre el codo.