Ingeniería en Alimentos - Fenómenos de Transporte - Año 2017

“Frecuentemente el hombre se convierte en aquello que cree ser. Si persevera afirmando ser incapaz de hacer determinada cosa, puede ser que eso, de hecho, acontezca. Si, al contrario, se considera capaz de hacerla seguramente adquirirá esa capacidad, aunque al comienzo no la poseyera” Mahatma Gandhi, 1940

SITUACIONES PROBLEMÁTICAS Nº 1 Temas a desarrollar: Análisis Dimensional EJERCICIO N° 1: Determinar los números adimensionales formados con las variables involucradas en el flujo viscoso incompresible de un fluido en el interior de un tubo horizontal. Se sabe que la caída de presión por el efecto de la viscosidad es función de la velocidad media de flujo, la densidad del fluido, viscosidad, diámetro del tubo, longitud de tubo y la rugosidad de la pared interna del tubo. EJERCICIO N° 2: Se desea estudiar la transferencia convectiva de masa de una especie A desde las paredes de un ducto de sección circular hacia un fluido bombeado que circula por el mismo. La transferencia ocurre por la diferencia de concentraciones de la especie A entre la pared y el seno del fluido. El coeficiente convectivo [k c] depende de las propiedades del flujo y del fluido y de la geometría del sistema. Determine los grupos adimensionales que rigen el fenómeno aplicando el método de Buckingham. Las variables implicadas en el proceso son: el diámetro del tubo [D], la densidad [ρ], viscosidad [μ], velocidad [v] y difusividad [DAB] del fluido. EJERCICIO N° 3: Considere un fluido que circula con flujo turbulento a una velocidad “v” en el interior de un tubo de diámetro “D” y que existe una transferencia de calor desde el fluido a la pared del tubo. Indique los grupos adimensionales que relacionen el coeficiente de transferencia de calor por convección “h” con las variables que intervienen: D; µ; ; cp; k y v. Considere que el grupo básico de variables es: v; D; µ y k. EJERCICIO N° 4: El proceso de transmisión de calor por convección natural desde una pared sólida vertical a un fluido adyacente es cuantificado a través de un coeficiente pelicular [h], que depende de la geometría del sistema, de fuerzas boyantes debidas a la diferencia de densidades ocasionadas por el intercambio de energía y a las condiciones de circulación del fluido. Determine los grupos adimensionales que rigen el fenómeno. Las variables implicadas en el proceso son: la longitud de la pared [L], la densidad [ρ], viscosidad [μ], capacidad calorífica [Cp], conductividad térmica [k] y coeficiente de expansión térmica del fluido [β], la aceleración de la gravedad [g] y la diferencia de temperatura [ΔT]. EJERCICIOS COMPLEMENTARIOS EJERCICIO N° I El caudal a través de un tubo capilar horizontal depende de la caída de presión por unidad de longitud, el diámetro y la viscosidad. Encontrar la forma de la ecuación. EJERCICIO N° II: La transferencia de masa por convección natural implica la variación de densidades entre una superficie límite y un fluido en movimiento o entre dos fluidos relativamente no miscibles entre sí. Se desea establecer las relaciones entre las variables importantes implicadas en la transferencia de masa de un compuesto A desde una pared vertical plana hasta un fluido adyacente, para ello se considerarán los siguientes parámetros: coeficiente convectivo [kc], la longitud de la pared [L], la densidad [ρ], la viscosidad [μ], la fuerza boyante [g ΔρA] y la difusividad [DAB] del fluido. 1