TP6-FOI-2019

Vista previa del material en texto

Fundamentos de las Operaciones Industriales (FOI) 
Ingeniería Industrial 
Año 2019 
Dra. Dolores Gutiérrez Cacciabue - Ing., Darío Pistan Página 1 
Trabajo Práctico Nº 6 
 
Temas: Balances macroscópicos de masa, cantidad de movimiento y energía. 
Aplicaciones de la ecuación de Bernoulli. 
Libros para consulta: Fundamentals of momentum, heat and mass transfer (Welty, 
Wicks,Wilson), Fenómenos de transporte (Bird - Stewart – Lightfoot); Mecánica de 
Fluidos (Streeter), Introducción a la Ingeniería de los Alimentos (Singh), Procesos de 
transporte y principios de procesos de separación (Geankoplis), Mecánica de Fluidos 
(Shames). 
 
Ejercicio 1. Un petróleo crudo (892 kg/m3) fluye a través de un sistema de tuberías a 
1,388 x 10-3 m3/s a la entrada de la tubería 1. El flujo se divide en partes iguales entre 
las tres tuberías que son de acero de 40 sch. Calcular: a) el flujo másico en las tuberías 
1 y 3 y b) la velocidad promedio en 1 y 3. 
 
Ejercicio 2. Por un codo de 50° y 25 cm de longitud, en el que existe una contracción 
de 12 a 8 cm de diámetro interno, circulan 5 m3/min de agua a 90 °C. Calcular la fuerza 
que actúa sobre el codo, sabiendo que la presión a la salida es de 1,2 atm y P1-P2=0,16 
atm. 
 
Ejercicio 3. Para sacar agua de un estanque se utiliza un tubo con el que se hace sifón. 
Dicho tubo tiene un diámetro interior de 30 mm y termina con una boquilla de 15 mm de 
diámetro. Suponiendo que no hay pérdidas de energía en el sistema y que está en 
estado estacionario, calcular: a) el caudal volumétrico que circula a través del sifón y b) 
la presión en los puntos B, C, D y E. Aclaración: tomar las presiones en A y F igual a 
1,05 x 105 Pa. 
Fundamentos de las Operaciones Industriales (FOI) 
Ingeniería Industrial 
Año 2019 
Dra. Dolores Gutiérrez Cacciabue - Ing., Darío Pistan Página 2 
 
Ejercicio 4. ¿Qué son los medidores de placa orificio, Venturi y Pitot? Para cada caso: 
a) explicar de manera sencilla el principio de funcionamiento y b) buscar y resolver un 
ejemplo práctico de cada uno que demuestre su utilidad. 
Ejercicio 5. Determinar el nivel de agua (H) que se deberá mantener en el depósito (1) 
para producir un flujo volumétrico de 0,15 m3/s. La tubería es de hierro forjado (ε=4,6 × 
10-5 m) con un diámetro interior de 100 mm y una longitud de 30 m y tiene dos codos de 
90°. El coeficiente de pérdida de carga K a la entrada de la cañería y en la contracción 
antes de la descarga del agua (2) es de 0,04. La temperatura del agua es de 40 °C. 
 
 
Ejercicio 6. Se utiliza una bomba centrífuga para transportar 1200 l/min de salmuera 
(ρsalmuera=1180 kg/m3, µsalmuera= 1,2 cp) desde un tanque a otro que se encuentran a 200 
m de distancia entre sí. El nivel de salmuera en el tanque de descarga está 60 m por 
arriba del tanque de suministro. La tubería que conecta los tanques es de acero 
comercial (ε=4,6 × 10-5 m) y su diámetro es de 150 mm. En la tubería hay dos válvulas 
de compuerta abierta, dos T de salida lateral utilizadas como codos y 2 codos de 90° 
largos. Calcular: a) la potencia de la bomba siendo la eficiencia de la misma de 75 % y 
b) el costo diario de bombeo (Dato: costo de la energía eléctrica 90 $/kw-h). 
Ejercicio 7. Se desea bombear (Potencia real de la bomba=700 W) ácido sulfúrico 
(ρ=1650 kg/m3 y µ=8,6 x 10-3 kg/m s) desde un tanque a otro a través de 500 m (longitud 
total equivalente que incluye codos, válvulas, enlaces, etc.) de tubería de 35 mm de 
diámetro interno (ε=0,046 m). El segundo tanque está a 20 m por encima del primero. 
Determinar el caudal de ácido sulfúrico que circulará por el sistema. 
 
 
20 m
H