INTRODUCCIN
Entre las propiedades fsicas de los fluidos encontramos la
tensin superficial, la densidad y la viscosidad. Caractersticas que
nos permiten comprender el comportamiento de los fluidos.La tensin
superficial de un lquido es la cantidad de energa necesaria para
aumentar su superficie por unidad de rea, lo que implica que el
lquido tiene una resistencia para aumentar su superficie. La
densidad es una magnitud escalar que relaciona la masa de un cuerpo
y el volumen que este ocupa, independiente al tamao de la muestra.
Al referirnos al peso, frecuentemente se manejan magnitudes como la
densidad, peso especfico y densidad relativa. La viscosidad es una
caracterstica de los fluidos en movimiento que muestra una
tendencia de oposicin hacia su flujo ante la aplicacin de una
fuerza, cuanto ms viscosos son, ms resistencia
oponen.Adicionalmente, con el fin de aumentar nuestros
conocimientos como ingenieros trabajaremos un mtodo muy eficaz para
la solucin de los problemas presentados como lo es EES. Se
presentaran diversos problemas propuestos por el profesor y unos
por parte del estudiante el consta con su respectivo enunciado y
posterior solucin.
OBJETIVOS
OBJETIVOS GENERALES
Tener conocimientos claros sobre los conceptos fundamentales de
la mecnica de fluidos. Manejar el programa EES. Conocer y practicar
mediante ejercicios los temas vistos en clase.
OBJETIVOS ESPECFICOS
Resolver problemas que contengan las frmulas de densidad,
viscosidad y tensin superficial. Consultar ms a fondos los fenmenos
de los fluidos en la vida cotidiana. Aprender a manejar de forma
rpida y expedita el EES (Engineering Equation Solver).
El sistema de acople que se muestra en la figura se usa para
transmitir movimiento de rotacin mediante par de torsin al volante
de inercia, a travs de una pelcula de aceite de espesor = 3 mm, y
viscosidad =1.3E4 m2/s y gravedad especifica S = 0.85, que est
entre los discos idnticos de dimetro, D = 0.35 m. El segundo
momento de inercia del elemento conducido (disco +eje +volante de
inercia) es I = 0.75 kg*m2. El sistema se encuentra inicialmente en
reposo, y el motor arranca instantneamente con una velocidad
angular impulsora, i=700 rpm. Determinar las expresiones de la
velocidad angular del elemento conducido, e (t), y de la potencia
transmitida por el motor en funcin del tiempo. En qu tiempo, el
elemento conducido, alcanza la mxima velocidad angular. Que
potencia consume el motor en esta condicin
Solucin:
Una fbrica de cilindros para laminacin, de acero AISI 4340H de
20" y 2 m de longitud, los reviste mediante un tratamiento
electroltico, con una capa de 0,04 mm de espesor, de cromo duro
industrial de densidad 7,2 gr/cm3 y dureza 68 HRC. Si la produccin
mensual es de 500 cilindros determine la masa de cromo duro
requerida mensualmente para esta operacin. Asuma una eficiencia del
proceso del 85%.
Solucin:
Un recipiente elstico, hermticamente cerrado, est lleno de
metanol lquido a-15 C, y un bar de presin absoluta. El sistema se
calienta hasta los 70 C y como Consecuencia del aumento de presin
que experimenta el lquido al tratar de dilatarse, el recipiente se
expande 1.5% en volumen. Determinar la presin final en el lquido.
(Datos: a= 1,002E?05 [1/pa]; B= 0,00334 [1/C]).
Solucin:
En el proceso de llenado a 20C de un sistema hidrulico se
utilizaron 300 L de aceite. 25 L quedaron en el depsito cilndrico
abierto de reserva del sistema. Si la temperatura oscila entre -10C
y +70C, Determine el nivel de aceite mnimo y mximo en el depsito.
El radio del depsito es de 25 cm. el coeficiente de expansin trmica
B =0,00072 [1/K].
Solucin:
Dos pompas de una solucin jabonosa de radios R1 = 7[cm] y R2=
4[cm], se fusionan para formar una sola burbuja de dimetro D3.
Suponiendo un proceso isotrmico, determinar el valor del dimetro
D3. La tensin superficial de la solucin jabonosa es de 43 dyne/cm.
La presin atmosfrica es de 1 Atm.
8[cm]
D3[cm]14[cm]
Solucin:
Mediante el dispositivo mostrado se formaron dos burbujas, cada
una con soluciones jabonosas de diferente concentracin de
tensoactivos. La burbuja 1 con solucin jabonosa, de tensin
superficial 45 dyne/cm. Determine la tensin superficial de la
solucin jabonosa de la burbuja 2.(Datos: R1 = 4[cm]; R2= 2[cm]; H =
0,5[cm].)
Solucin
Una Empresa productora de lcteos debe especificar en los
empaques la masa, en gramos, del producto que contienen. Qu valor
debe imprimirse en los empaques de 1 litro de leche desnatada, si
la empresa procesa leche entera que en promedio pesa 1032 g por
litro, y contiene nata de 0,865 g/cm3 de densidad que ocupa el 4%
del volumen.
Solucin:
Un aceite tiene una viscosidad cinemtica de 1.45E-4 m2/s y una
gravedad especifica de 0.80 a 20 C. Su viscosidad dinmica en Pa.s
es de:Datos conocidosV=/V= 1.45E-4 (m^2/s)Gs = 0.80T = 20 (C)
ClculosGs = / H2O = Gs * H2O = 1000 (Kg/m^3) * 0.80 = 800
(Kg/m^3) = 1.45E-4 (m^2/s) * 800(Kg/m^3) = 0.116 (Pa-s)
Un recipiente rgido y hermticamente cerrado est lleno de lquido
a 25 C, y un Mpa. Determinar la presin final en el lquido al
calentarlo hasta una temperatura de 90C. (Datos: = 1,002E05 [1/pa];
= 0,003434 [1/C])
Datos
Pf = ?Tf = 90CPi = 1 MPaTi = 25C
Formulas
Resultados
CONCLUSIONES
Todos los fluidos tienen un comportamiento diferente ante los
cambios de temperatura, volumen, presin, y las propiedades fsicas
de estos, nos permiten describir cmo se comportan cinemtica y
cinticamente.
EES (Engineering Equation Solver) es un programa muy til, que
nos permite resolver ecuaciones y problemas que podemos encontrar
en nuestra vida laboral, y que hace ms eficiente los clculos.
