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TALLER DE PROCESOS INDUSTRILAES

PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS

PROFESOR:

2015

TALLER DE PROCESOS INDUSTRIALES

1. FACTORES DE CONVERSIÓN.




PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS FLUIDOS. 2. Figura Nº 1: Viscosidad absoluta de fluidos comunes a 1 atm.


3. Figura Nº 2: Viscosidad cinemática de fluidos comunes a 1 atm.


4.

T a b l a

Nº 1: Viscosidad y densidad del agua a 1 atm. 5.

T a b l a

Nº 2: Viscosidad y densidad del aire a 1 atm. TALLER DE PROCESOS INDUSTRIALES

6. Tabla Nº 3: Propiedades de algunos líquidos a 1 atm y 20ºC (68ºF).

7. Tabla Nº 3: Propiedades de algunos gases a 1 atm y 20ºC (68ºF).


8. Tabla 5: Tensión superficial, 9. presión de vapor y velocidad del sonido en el agua.


Tabla 6: Propiedades atmosfera estándar.

de

la

EJERCICIOS: Problema Nº 1. Un bloque cuyo peso es W se desliza sobre un plano inclinado lubricado por una película de aceite, como se indica en la figura. La superficie de contacto del bloque es A y el espesor de la película de aceite es h. Suponiendo una distribución lineal de velocidad en el aceite, encuentre una expresión para la velocidad limite V (aceleración nula) del bloque. Calcule la velocidad límite del bloque si la masa del mismo es 6 kg, A= 35cm2, θ=20º y la película lubricante es de aceite SAE 30 a 20ºC y tiene 1mm de espesor. Problema Nº 2. Un eje de 6.00 cm de diámetro se aloja en una carcasa de 6.02cm de diámetro y 40 cm de largo. La holgura que se supone uniforme, está llena de un aceite de viscosidad =0.003 m2/s y densidad relativa r=0.88. Si el eje se mueve en dirección axial a 0.4 m/s, calcule la fuerza de resistencia producida por el aceite. Problema Nº 3. Una placa plana está separada por dos placas fijas y por dos líquidos cuyas densidades son 1 y 2 respectivamente, como se muestra en la figura. Como puede verse, los espaciados entre las placas h1 y h2 son distintos. La placa central tiene un área de contacto A con cada fluido. (a) Suponiendo un perfil de velocidad lineal en ambos fluidos, determine la fuerza F requerida para mover la placa con velocidad V. (b) ¿debe existir alguna relación entre las dos viscosidades 1 y 2?. Problema Nº 4. Una forma muy sencilla de medir la viscosidad es medir el tiempo que tarda una esfera sólida en caer una distancia L a través de un fluido de ensayo de densidad  . La viscosidad  del fluido viene entonces dada por:


μ≈

Wneto∗t 3 πDL

si

t≥

2 ρDL μ

Donde D es el diámetro de la esfera y Wneto es el peso neto de la esfera dentro del fluido. (a) demuestre que ambas fórmulas son dimensionalmente homogéneas. (b) Suponga que una esfera de aluminio (=2700 kg/m3) de 2.5 mm de diámetro cae a través de un aceite de densidad 875 kg/m3. Si el tiempo que tarda en recorrer 50 cm es de 32 s, estime la viscosidad del aceite y verifique que se cumpla la desigualdad anterior. Problema Nº 5. La cinta mostrada en la figura se mueve estacionariamente con velocidad V y está en contacto con la superficie de un tanque de aceite de viscosidad  . Suponiendo un perfil de velocidad lineal en el aceite, obtenga una expresión para obtener la potencia P requerida para mover la cinta en función de ( h, L, V, b,  ) ¿Qué potencia P se requiere si la cinta se mueve a 2.5 m/s sobre aceite SAE 30 W a 20ºC, siendo L = 2 m, b = 60 cm y h = 3 cm? Problema Nº 6. Calcular el momento torsional necesario para hacer girar el cono mostrado en la figura a una velocidad ω constante, si un fluido de viscosidad μ llena el espacio entre él y la superficie cónica. Dicha separación tiene un valor de "h", el radio del cono es R y el ángulo que forma la pared con la vertical es α. Problema Nº 7. Un disco de radio R gira con velocidad angular ω dentro de un contenedor discoidal lleno de aceite con viscosidad , como se muestra en la figura. Suponiendo un perfil de velocidad lineal y despreciando los esfuerzos TALLER DE PROCESOS INDUSTRIALES

cortantes en el borde exterior del disco, obtenga una expresión para el par de resistencia viscoso que actúa sobre el disco. Problema Nº 8. El bloque de peso W se desliza sobre una superficie por acción de otro peso W0 como se muestra en la figura. Encuentre una expresión algebraica para la velocidad estacionaria U si el bloque se desliza sobre una película de aceite de espesor h y viscosidad  . El área de contacto entre el bloque y el aceite es A. desprecie el peso de la cuerda y la fricción en la polea. Asuma perfil de velocidad lineal en el aceite. Problema Nº 9. El dispositivo de la figura se denomina viscosímetro conoplaca. El ángulo del cono es muy pequeño, por lo que seno de θ  θ, y el juego entre cono y placa se llena con el líquido a ensayar, midiendo el par M que hay que aplicar para hacer girar el cono a la velocidad ω. Suponiendo un perfil de velocidad lineal en la película fluida, obtenga una expresión para la viscosidad del fluido  en función de (M, R, ω, θ). Problema Nº 10. Se tiene un cilindro sobre una superficie como se muestra en la figura. Entre la superficie y el cilindro hay una capa de líquido con viscosidad μ y dicho cilindro gira a una velocidad angular constate ω determinada. La separación entre el cilindro y la superficie es "y" y el radio del cilindro es constante e igual a R. (a) Aplicando la ecuación para el esfuerzo cortante, encuentre una expresión para determinar el torque T que se debe aplicar para mantener el cilindro girando. (b) La expresión debe estar en función de μ, R, ω e y. Teniendo en cuenta la expresión hallada para T, deduzca una para hallar la viscosidad μ.


Problema Nº 11. Se requiere un par de torsión de 4 N*m para hacer girar el cilindro intermedio de la figura a 30 rpm. Los cilindros 1 y 2 están fijos. Calcular la viscosidad dinámica del aceite. Todos los cilindros tienen 450 mm de longitud. Despreciar los efectos de extremo y espesor del cilindro intermedio (e = 0). R = 0,15 m; e1 = e2 = 3 mm.


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