Ecuacion general de energia y sus generalidades

Generalidades de la ecuacion de la energia

1. Fenómenos de transporte de fluidos IM6A Ingeniería Mecánica Marlon Yesid Poveda Pachón Mtro. En Ingeniería Mecánica

2. TUBERÍAS Y DUCTOS

3. FLUJO LAMINAR Y TURBULENTO Se dice que el régimen de flujo en el primer caso es laminar , y se caracteriza por líneas de corriente suaves y movimiento sumamente ordenado ; mientras que en el segundo caso es turbulento , y se caracteriza por fluctuaciones de velocidad y movimiento también desordenado .

4. NÚMERO DE REYNOLDS La transición de flujo laminar a turbulento depende de la geometría , la rugosidad de la superficie , la velocidad del flujo , la temperatura de la superficie y el tipo de fluido , entre otros factores. Osborne Reynolds descubrió que el régimen de flujo depende principalmente de la razón de fuerzas inerciales a fuerzas viscosas en el fluido. Esta razón se llama número de Reynolds

5. NÚMERO DE REYNOLDS Diámetro hidráulico:

6. LA REGIÓN DE ENTRADA La región del flujo en la que se sienten los efectos de los esfuerzos cortantes viscosos provocados por la viscosidad del fluido se llama capa límite de velocidad o sólo capa límite . La hipotética superficie de la capa límite divide el flujo en una tubería en dos regiones: la región de la capa límite, en la que los efectos viscosos y los cambios de velocidad son considerables; y la región de flujo (central) irrotacional.

7. LONGITUDES DE ENTRADA Para flujos laminares

8. LONGITUDES DE ENTRADA En flujo turbulento , la intensa mezcla durante las fluctuaciones aleatorias usualmente ensombrece los efectos de la difusión molecular. La longitud de entrada hidrodinámica para flujo turbulento se puede aproximar como: En numerosos flujos de tubería de interés práctico en ingeniería, los efectos de entrada se vuelven insignificantes más allá de una longitud de tubería de 10 diámetros, y la longitud de entrada hidrodinámica se aproxima como:

9. CAÍDA DE PRESIÓN Y PÉRDIDA DE CARGA Pérdida de presión de un fluido debido a la fricción:   Pérdida de carga por fricción:   Basados en las ecuaciones de resistencia fluida de Darcy – Weisbach

10. FACTOR DE FRICCIÓN EN FLUJO LAMINAR

11. FACTOR DE FRICCIÓN EN FLUJO TURBULENTO

12. FACTOR DE FRICCIÓN EN FLUJO TURBULENTO Ecuación de Colebrook En 1983 , S. E. Haaland proporcionó una relación explícita aproximada para f como: Estimación del factor de fricción ( Swamme 1993):  

13. SEGUNDA JORNADA DE ACTUALIZACIÓN EN TEMAS DE INGENIERÍA MECÁNICA PÉRDIDAS MENORES    

14. PÉRDIDAS TOTALES Pérdida de cargas totales    

15. SEGUNDA JORNADA DE ACTUALIZACIÓN EN TEMAS DE INGENIERÍA MECÁNICA RUGOSIDAD EQUIVALENTE

16. SEGUNDA JORNADA DE ACTUALIZACIÓN EN TEMAS DE INGENIERÍA MECÁNICA PÉRDIDAS MENORES

17. SEGUNDA JORNADA DE ACTUALIZACIÓN EN TEMAS DE INGENIERÍA MECÁNICA PÉRDIDAS MENORES

18. SEGUNDA JORNADA DE ACTUALIZACIÓN EN TEMAS DE INGENIERÍA MECÁNICA PÉRDIDAS MENORES

19. BALANCE DE ENERGÍA GENERAL El balance de energía mecánica se obtiene como:   Potencia consumida:

20. TIPOS DE PROBLEMAS DE FLUJO DE FLUIDOS 1. Determinación de la caída de presión (o pérdida de carga): cuando la longitud y el diámetro de la tubería se proporcionan para una razón de flujo (o velocidad) específica. 2. Determinación de la razón de flujo : cuando la longitud y el diámetro de la tubería se proporcionan para una caída de presión (o pérdida de carga) específica. 3. Determinación del diámetro de la tubería : cuando la longitud de la tubería y la razón de flujo se proporcionan para una caída de presión (o pérdida de carga) específica.

21. MÉTODO DE SOLUCIÓN DE PROBLEMAS TIPO 1

22. DETERMINACIÓN DEL FACTOR DE FRICCIÓN MÉTODO DE UN PUNTO        

23. DETERMINACIÓN DEL FACTOR DE FRICCIÓN MÉTODO DE NEWTON RAPHSON        

24. EJERCICIO 1 Se tiene agua a ( y ) que fluye de manera estacionaria en una tubería horizontal de de diámetro hecha de acero inoxidable, a una razón de . Determine la caída de presión, la pérdida de carga y la potencia de bombeo necesaria para mantener el flujo en un tramo de tubería de de largo.  

25. Una tubería horizontal tiene una expansión repentina desde D1 = 8 cm hasta D2 =16 cm. La velocidad del agua en la sección más pequeña es de 10 m/s y el flujo es turbulento. La presión en la sección más pequeña es P1 =300 kPa. Cuando se considera el factor de corrección de energía cinética como 1.06 tanto en la entrada como en la salida, determine la presión corriente abajo P2, y estime el error que habría ocurrido si se hubiera usado la ecuación de Bernoulli. EJERCICIO 2

26. EJERCICIO 3 El sistema de toma de un acueducto municipal incluye una estación de bombeo que envía el agua hacia un tanque desarenador localizado en la cima de la colina. El caudal demandado por la población es de 460L/s, el cual es bombeado a través de una tubería de 14 pulgadas en acero (e=0,046mm). La tubería tiene una longitud total de 370m y un coeficiente global de pérdidas por accesorios es de 7,4. Calcule la potencia requerida en la bomba si su eficiencia es de 75%

27. EJERCICIO 4

28. EJERCICIO 5

29. EJERCICIO 6 Se desea llevar 250 gal/min de alcohol etílico a 77°F, del tanque A al tanque B. La longitud total de la tubería es de 110 ft. Calcule: La presión que se requiere en el tanque A. El flujo volumétrico de alcohol a 77°F si la presión en el tanque fueran 125 psi. Grafique el comportamiento de la presión, según la apertura de la válvula.

30. EJERCICIO 6

31. MÉTODO DE SOLUCIÓN DE PROBLEMAS TIPO 2 (MÉTODO 1)        

32. MÉTODO DE SOLUCIÓN DE PROBLEMAS TIPO 2 (MÉTODO 2)          

33. EJERCICIO 7 Un aceite lubricante debe circular por el sistema de tuberías que se ilustra, con una caída máxima de presión de 60 kPa entre los puntos 1 y 2. El aceite tiene una gravedad especifica de 0,88 y viscosidad dinámica de 9,5 x10-3 Pa *s . Determine el flujo volumétrico máximo permisible del aceite.

34. EJERCICIO 8

35. EJERCICIO 9

36. MÉTODO DE SOLUCIÓN DE PROBLEMAS TIPO 3        

37. MÉTODO DE SOLUCIÓN DE PROBLEMAS TIPO 3        

38. MÉTODO DE SOLUCIÓN DE PROBLEMAS TIPO 3    

39. MÉTODO DE SOLUCIÓN DE PROBLEMAS TIPO 3 (MÉTODO 2)          

40. MÉTODO DE SOLUCIÓN DE PROBLEMAS TIPO 3 (MÉTODO 2)    

41. EJERCICIO 10

42. EJERCICIO 11

43. EJERCICIO 12

44. SISTEMAS DE TUBERÍAS EN SERIE     En las tuberías en serie se debe satisfacer 2 condiciones: 1. Se deben sumar todas las pérdidas de carga del sistema. 2. El caudal por cada tubería debe ser el mismo.  

45. TUBERÍAS EN SERIE (TIPO 1)

46. EJERCICIO 13 Calcule la potencia que suministra la bomba de la figura, si sabemos que su eficiencia es del 76%. Hay un flujo de 54 m^3/h de alcohol metílico a 25°C. (Densidad=789 kg/m^3 y viscosidad dinámica= 5,6x10-4 Pa s). La línea de succión es de 15 m de largo y la línea de descarga tiene una longitud total de 200 m.

47. EJERCICIO 14

48. EJERCICIO 15