TALLER PREPARATORIO EXAMEN FINAL1. El amoníaco se descompone por la acción de un catalizador sólido de acuerdo a la reacción NH3 N2 + H2 En cierta zona del aparato, en donde la presión es 1 atm y la temperatura es 200 °C, el análisis del gas arroja 1/3 de NH3 (A), 1/6 N2 (B) y 1/6 H2 (C) en volumen. Las condiciones son tales que el amoniaco, se difunde desde la corriente del gas hasta la superficie del catalizador y los productos de la reacción lo hacen en sentido contrario, por medio de la difusión molecular a través de una película gaseosa de 0.1 cm de espesor, en flujo laminar. Calcular el flux másico local de fraccionamiento o 2 descomposición del amoniaco en sistemas inglés, lb NH3/h.ft , que se presentaría si la reacción es controlada por difusión (velocidad de reacción química muy rápida), con la concentración de NH 3, sobre la superficie del catalizador igual a cero. 2. 3. Calcular la difusividad en c.g.s., del tetracloruro de carbono en solución diluida de alcohol metílico a 15°C. Una corriente de aire con una velocidad de masa de 5.000 lb/hft fluye a través de la zona central (sección transversal interna) de una torre de pared humedecida de 1” de diámetro interior, mientras agua cae por el interior de las paredes. Si la presión es de una atmósfera, el aire se encuentra a 97°F, el agua está 70°F y la torre es d e 3’ de largo, encuentre la presión parcial promedio del agua en el aire a la salida, asumiendo que el coeficiente de transferencia de masa es constante. Asuma que el tubo está aislado completamente del exterior, y que el factor de Colburn de transferencia de calor es igual al de masa; el flux total de calor transferido, ̇ , es el flux de calor sensible transferido, ̇ , sumado con el flux de calor latente, ̇ , de esta forma: ̇ Cada uno de estos flux está dado por: ̇ ( )⁄ 2 ̇ ̇ ( ) ̇ Con 4. como la temperatura de aire, la temperatura en la interfaz aire-agua, y el calor latente de vaporización. Un vaso de precipitados con alcohol se volcó accidentalmente y cubrió la superficie lisa de la cubierta de una mesa de laboratorio. El extractor de la campana de laboratorio produce un flujo de aire de 6 m/s paralelo a la superficie y atraviesa la mesa, la cual tiene un ancho de 1 m. El aire se mantiene a 289 K y 1 atm. Determinar la cantidad de moles de alcohol que se evapora en un área de un metro cuadrado de la superficie cada minuto. Aplique la expresión: ( ) ̅ Con como el Reynolds para la longitud total, y si este es mayor de trescientos mil ( transición el cual se puede evaluar a través de un . )habrá un punto de 5. Realice los siguientes problemas sencillos: A. De una terminal de 3 cm de diámetro fluye agua con una rapidez promedio de 2 m/s. ¿Cuál es el caudal en litros por minuto? ¿Cuánto tiempo se requiere para llenar un recipiente de 40 L? B. Calcule el diámetro (en mm) que debe tener una manguera para que entregue 8 L de aceite en un minuto con una velocidad de salida de 3 m/s. C. Por una manguera de 1 in de diámetro fluye gasolina a una velocidad media de 5 ft/s. ¿Cuál es el caudal en galones por minuto? ¿Qué tiempo se requiere para llenar un tanque de 20 gal? D. Fluye agua a 6 m/s por un tubo de 6 cm conectado a otro de 3 cm. ¿Qué velocidad (en SI) tiene el tubo pequeño? ¿Es mayor el caudal en el tubo pequeño? 2 E. Por un conducto recto circula agua a una velocidad de 4 m/s. Si la sección del tubo es de 2 cm , ¿cuál es el caudal (en c.g.s.) de la corriente? F. A través de una manguera de 3 cm de diámetro fluye agua con una velocidad de 0.65 m/s. El diámetro de la boquilla es de 0.30 cm. A qué velocidad pasará el agua a través de la boquilla? 2 G. Por una cañería circula agua con un régimen estacionario a caudal constante. Si dos secciones de esa cañería; A1 = 5 cm y 2 A2 = 2 cm , ¿cuál será la velocidad (en SI) en la segunda sección, si en la primera es 8 m/s? 2 H. Por un tubo de 15 cm de sección sale agua a razón de 100 cm/s. Calcule la cantidad de litros que salen en 30 minutos. I. Por una tubería de 2 in fluye agua un gasto de 8 gal/min (GPM). ¿Cuál es la velocidad de salida? 2 2 J. El caudal de una corriente estacionaria es de 600 L/min. Las secciones de la tubería son de 5 cm y 12 cm . Calcule la velocidad (en c.g.s.) de cada sección. 2 2 K. Una corriente estacionaria circula por una tubería que sufre un ensanchamiento. Si las secciones son de 1.4 cm y 4.23 cm respectivamente, ¿cuál es la velocidad (en SI) de la segunda sección si en la primera es de 6 m/s? provocando que la presión absoluta caiga a 100 kPa. Por un orificio sale agua a razón de 180 l/min. Un ingeniero debe diseñar una reducción para un sistema de transmisión de aceite combustible grado 1. ¿cuál es la sección del orificio (en c.5 cm de radio si la velocidad es de 30 m/s. desde un punto ubicado a 150 metros sobre nivel del mar (msnm) a otro localizado a 1250 msnm. ¿Qué velocidad (en SI) de salida lleva el agua al salir por la grieta de un recipiente a 6 m por debajo de la superficie? Si el 2 área de la grieta es de 1. que transporta aceite de densidad relativa 0. Un manómetro instalado sobre la sección transversal de la tubería de 6 in indica 16 psig. 7.877. A continuación se presentan las características que debe presentar el mencionado diseño: Relación de diámetro: 6 [D1/D2] Relación entre la presión de entrada y salida: 5 [P1/P2] 3 Gasto volumétrico que debe manejarse: 6 m /h Presión a la entrada: 100 Pa [Pascales] Calcúlese los diámetros. Una tubería de 30 cm de diámetro tiene un corto tramo en el que el diámetro se reduce gradualmente hasta 15 cm y de nuevo aumenta a 30 cm.s. Agua se mueve a lo largo de una tubería a 4 m/s bajo una presión absoluta de 200 kPa.87). La sección de 15 cm está 60 cm por debajo de la sección A. El agua fluye en forma constante a través de una tubería horizontal. sabiendo que la relación de diámetro entre succión y descarga es 3 (Ds/Dd). Una tubería horizontal de 120 mm de diámetro presenta un estrechamiento de 40 mm de diámetro. A lo largo de una tubería horizontal fluye agua con un caudal de 82 ft /min. Un sistema de bombeo funciona a plena carga trasladando petróleo (Sp = 0.6 m por debajo de la sección R y las presiones son respectivamente 0. Resuelva los siguientes casos A. ¿Cuál es la presión manométrica. en una sección de la tubería donde el diámetro es de 3 in? H. C. es de 0. Si el registro de cada casa una vez abierto totalmente marca un flujo de 5 L/s encuentre la velocidad del agua en el tubo madre. ¿Cuál es el caudal de la fuga si se le aplica una presión adicional de 9 psi a la fuente del agua? 3 G. en psi. ¿Cuál es el caudal del agua (en SI) al salir de la grieta? F. Supóngase que no existe pérdidas. P. Una tubería. situada en la tubería de 30 cm. D. Más adelante la tubería se estrecha. en el estrechamiento? ¿Qué presión.s)? B. Calcula el caudal (en SI) de fluido manejado por el sistema.90 lbf/cm . La velocidad del agua en la tubería es de 60 cm/s y la presión de 150 kPa. cuya gravedad específica es de 0. ¿Cuál es la velocidad. ¿Qué velocidad tiene el agua en la tubería estrecha? K. En un punto donde la presión absoluta es de 300 kPa. La tubería se estrecha a la mitad de su diámetro original. Dd = 20 cm. Halle el caudal (en c. desde un punto ubicado a 300 m sobre nivel del mar (s. en kPa.25 kgf/cm .825. para lo cual el 3 2 .3 cm . medida 2 3 en el aparato. Si entre las dos secciones anteriores se conecta un manómetro diferencial de mercurio. El agua del tanque tiene 16 ft de profundidad. determinar la pérdida de presión en la dirección del flujo.30 cm. ¿Cuál es la presión en la bomba? I. Calcular la velocidad de salida (en c. en la parte estrecha de la tubería? J.g. pasa por una sección de 15 cm. donde 2 la presión es de 5. a otra de 45 cm. Un fluido sale de un tubo de 6 mm de diámetro de tal modo que pasan 200 mL en 32 s. La caída de presión entre la sección mayor y la de la garganta. Calcular el volumen en c. El agua fluye con un caudal de 6 gal/min a través de una abertura en el fondo de un tanque cilíndrico.65 m/s. El diámetro de la boquilla es de 0. hay en el estrechamiento? L.930 2 2 kgf/cm y 0.) de una corriente que sale por un tubo de 0. en cm/s. Si la bomba situada en un extremo de la manguera y la boquilla situada en el otro están a la misma altura y la presión de la boquilla es la atmosférica.g. O. M. la velocidad es de 2 m/s. Si el caudal es de 146 L/s.80. Por una manguera de 3 cm de diámetro fluye agua con una velocidad de 0. ¿Cuál es la lectura del manómetro cuando circula hacia abajo un caudal de agua de 120 L/s?. Un sistema de bombeo funciona a plena carga trasladando por un oleoducto de 3½” un crudo de 40 °API.) hasta otros dos puntos de descarga abiertos a la atmosfera. (sección E) de diámetro. en centímetros. Un tanque para agua tiene en uno de sus lados una perforación de 2 cm de diámetro localizado a 5 m por debajo del nivel del agua contenida en el tanque. La presión en la succión es 150 psi y en la descarga 258. ¿Cuál es la velocidad de salida del agua por la perforación? ¿Qué volumen de agua escapa por ella en un minuto? E. La sección E está 3.s) de un líquido por un orificio situado a 4.g.L. ¿Qué velocidad media (en SI) tiene el fluido en el tubo? N. Por un tubo Venturi que tiene un diámetro de 25 cm en la sección de entrada y de 2000 mm en la sección más angosta.c (cm ) que pasa en 18 segundos por una cañería de 3 cm de sección si la velocidad de la corriente es de 40 cm/s M. Hállese el valor del caudal en m /s. N.5 m de diámetro.n.m. ¿Cuál es la presión absoluta. circula un aceite mineral de densidad relativa 0. (sección R).9 cm de la superficie libre del líquido.6 psi. El agua fluye a lo largo de una tubería horizontal con un caudal de 60 gal/min ¿Qué velocidad (en Ingles) tiene en una sección de la tubería donde el diámetro se estrecha a 1 in? 6. en kPa. Luego del tubo se derivan 1000 tubos iguales que se dirigen a las viviendas.615 kgf/cm . Agua del acueducto fluye por un tubo madre de 1. de la entrada y salida de la reducción. Si se mantiene constante el desnivel de 30 cm entre el orificio y la superficie libre del líquido. . in 2. debida a la fricción en la tubería. Halle la variación porcentual de pérdidas de flujo de calor entre los dos escenarios (sin aislante y con aislante).25 y que deben llenarse hasta el 90% de su capacidad. Calcular la diferencia de presión necesaria para mover este flujo si la viscosidad del agua es de 1. D.00 mPa. Encuentre el flujo de calor total perdido hacia el medio ambiente sin aislamiento y la temperatura a la que se encuentra la superficie de la tubería (sin aislamiento). 9. D. Si el diámetro del capilar es de 7 µm y la caída de presión de 2.038 W/m°C) usada como aislante. Calcule el factor de fricción aproximado a la cienmilésima. Calcular el diámetro de la tubería que debe instalarse para que manteniendo la diferencia de presión del ejercicio anterior ser duplique el flujo. E.7 cSt.30 mL/s fluye por una tubería de 1.A. Para reducir las pérdidas de calor al medio la tubería es envuelta con una capa de ¾” de fibra de vidrio (0.A. Halle caída de presión debida al flujo en la tubería. Resuelva los siguientes ítems sencillos: A. G. La fuerza promedio sobre las paredes del tanque y en la base. Si el lugar es una depresión en la Tierra de 500 m y sabiendo que la presión atmosférica en la Tierra.25 y que debe llenarse hasta el 90% de capacidad. Suponiendo que no hay pérdidas por fricción encuentre: A. calcular la fuerza de arrastre que se ejerce por unidad de área ejercida sobre la pared vertical del canal. Un depósito descarga agua @ 60°F a la atmósfera.n.815 y viscosidad cinemática de 2. Determine la caída de presión. H. La presión a la salida (descarga) de la bomba es de 400 psig. circula un aceite combustible con peso específico de 0.15 K con un coeficiente 2 convectivo de 10 W/m °C y uno por radiación que equivale a la quinta parte del coeficiente por convección. en kPa cambia con la altura. El fluido descargado se debe almacenar diariamente en cada lugar en un tanque donde la relación de diseño entre la altura y el diámetro es de 1. Por una tubería estándar de plástico de 20 metros de largo (70 pies) y 2 pulgadas (pared lisa) circula agua a 30°C (WF). Considerando ahora las pérdidas ocurridas a través de la tubería y sin sobrepresión: C. . 40 80 DI. D. C. oleoducto se ramifica en dos tubos de 1” que descargan a 1300 m s. Las dimensiones de cada tanque. calcular la viscosidad de la sangre. Halle el alcance horizontal sabiendo que el tanque tiene una altura de 35 ft y que está ocupado hasta el 80% de ácido. El ambiente se encuentra a una temperatura de 288. Calcule la pérdida de presión. B. E. 10. Luego el ácido se descarga a diario a otro tanque abierto a la atmosfera donde la relación entre la altura y el diámetro es de 1.60 kPa. La velocidad promedio y el caudal a la salida. B.m.323 3 E. B. F. A una tubería horizontal de 2½” (diámetro nominal) en acero IPS (45 W/mK. D. (1 gal=3. Por 100 pies de longitud.85°C (densidad de 883 kg/m y un coeficiente de transferencia de calor convectivo 2 de 527. Calcule la velocidad promedio y el caudal a la salida. . Un aceite lubricante S. a razón de 50 galones por minuto). Determine el número de Reynolds y el factor de fricción. mientras que en el mismo borde el agua se encuentra estacionaria. Asumiendo flujo invisido (ideal) y que la presión atmosférica en la Tierra.6 m/s. B. C. La velocidad en las tuberías. desde un tanque con una altura media de 7 metros a través de 60 metros de tubería de acero comercial de 3 pulgadas y cédula 40.075 mm) extragrueso (cédula 80) y 40 ft de longit ud entran 80 GPM de aceite SAE 50 en promedio a 126. Un flujo de agua de 0. y a 200 m por debajo del nivel del mar. Determine la velocidad de circulación por la tubería y caudal en GPM (galones por minuto). Calcule el flujo calor total perdido hacia el medio ambiente con aislamiento y las temperaturas de las interfaces. de 3 cP circula a razón de 600 barriles por hora a través de 60 metros (200 pies) de tubería horizontal de acero comercial de 8 pulgadas y cédula 40. en km de acuerdo a la expresión: ( ) Encuentre las dimensiones del tanque y la fuerza sobre la base y las paredes del mismo.2 mm de diámetro y de 25 cm de longitud. a razón de 2 galones por segundo.38 Cédula No. en km de acuerdo a la expresión: ( ) Calcule: El caudal de fluido manejado por el oleoducto. 0. El caudal si se aplica una sobre presión adicional de 15 psi en la superficie del ácido. Si por un canal de paredes verticales fluye agua de modo que a 2 m del borde la velocidad del flujo es de 1. 8.88 W/m °C). in 2.E.469 2. en kPa cambia con la altura. La sangre tarda aproximadamente 1 s en fluir por un capilar del sistema circulatorio humano de 1 mm de longitud. . . C. Se tiene ácido sulfúrico de 66°Bé y 13. DE. en psi. Se anexan las tablas de la tubería.785 L ) Tamaño Nominal IPS in 2½ A.59 cSt como se muestra el sistema mostrado en la figura.
Report "Taller Fenomenos de Transporte Preparatorio Para Examen Final"