Teria Yunus 2do Parcial

Flujo laminar y turbulento 8-1C ¿Por qué los líquidos usualmente se transportan en tube rías circulares? 8-2C ¿Cuál es el significado físico del número de Reynolds? ¿Cómo se define para: a flu!o en una tubería circular de diáme tro interior D y b flu!o en un ducto rectangular de sección trans"ersal a b? 8-3C Considere a una persona que primero camina en el aire y luego en agua a la misma "elocidad# ¿Para cuál mo"imiento el número de Reynolds será mayor? 8-4C $emuestre que el número de Reynolds para flu!o en una tubería circular de diámetro  D se puede e%presar como Re &m. '( p D m# 8-5C ¿Cuál fluido a temperatura ambiente necesita una bom  ba más grande para flu!o a una "elocidad "elocidad específica en una tu  bería dada: agua o aceite de motor? ¿Por qué? 8-6C ¿Cuál es el "alor aceptado del número de Reynolds so  bre el cual el flu!o en tuberías lisas es turbulento? 8-7C Considere el flu!o de aire y agua en tuberías del mismo diámetro) a la misma temperatura y a la misma "elocidad me dia# ¿Cuál flu!o es más probable que sea turbulento? 8-8C ¿*ué es diámetro +idráulico? ¿Cómo se define? ¿, qué es igual para una tubería circular de diámetro  D? 8-9C ¿Cómo se define la longitud de entrada +idrodinámica  para flu!o en una tubería? ¿-a longitud de entrada entrada es más larga en flu!o laminar o turbulento? 8-10C Considere flu!o laminar en una tubería circular# ¿.l es fuer/o cortante en la pared t w será mayor cerca de la entrada de la tubería o cerca de la salida? ¿Por qué? ¿Cuál sería su res  puesta si el flu!o fuese turbulento? 8-11C ¿Cómo afecta la rugosidad de la superficie a la caída de presión en una tubería si el flu!o es turbulento? ¿Cuál sería su respuesta si el flu!o fuera laminar? Flujo totalmente desarrollado en tuberías 8-12C ¿Cómo "aría el esfuer/o cortante en la pared t w a lo largo de la dirección del flu!o en la región totalmente desarro llada en a flu!o laminar y b flu!o turbulento? 8-13C ¿*ué propiedad del fluido causa el desarrollo de la ca  pa límite de "elocidad? ¿Para qué tipos de fluidos no +abrá capa límite de "elocidad en una tubería? 8-14C .n la región totalmente desarrollada de flu!o en una tu  bería circular) ¿el perfil perfil de "elocidad cambiará en la dirección del flu!o? 8-15C ¿Cómo se relaciona el factor de fricción para flu!o en una tubería) con la pérdida de presión? ¿Cómo se relaciona la  pérdida de presión con el requerimiento de potencia potencia de bombeo  para una ra/ón de flu!o de masa dada? dada? 8-16C ,lguien afirma que el esfuer/o de corte en el centro de una tubería circular en flu!o laminar totalmente desarrollado es cero# ¿.stá de acuerdo con esta afirmación? .%plíquela# 8-17C ,lguien afirma que en flu!o turbulento totalmente de sarrollado en una tubería) el esfuer/o de corte es má%imo en la superficie de la tubería# ¿0sted está de acuerdo con esta afirma ción? .%plíquela# 8-18C Considere flu!o totalmente desarrollado en una tubería circular con efectos de entrada despreciables# 1i la longitud de la tubería se duplica) ¿la pérdida de carga a se duplica) b es más que el doble) c menos que el doble) d  se reduce a la mi tad o e permanece constante# 8-19C ,lguien afirma que el flu!o "olumétrico en una tubería circular con flu!o laminar se puede determinar cuando se mide la "elocidad en la línea central en la región completamente de sarrollada) multiplicarla por el área trans"ersal y di"idir el re sultado entre 2# ¿0sted está de acuerdo? .%plíquelo# 8-20C ,lguien afirma que la "elocidad promedio en una tube

ría circular en flu!o laminar totalmente desarrollado se puede determinar con simplemente medir la "elocidad en  R'2 (a la mi tad del camino entre la superficie de la pared y la línea central# ¿0sted está de acuerdo? .%plíquelo# 8-21C Considere flu!o laminar totalmente desarrollado en una tubería circular# 1i el diámetro de la tubería se reduce a la mitad mientras la ra/ón de flu!o y la longitud de la tubería se mantie nen constantes) la pérdida de carga ¿ a se duplicará) b triplica rá) c cuadruplicará) d  aumentará por un factor de 3) o e au mentará por un factor de 45? 8-22C ¿Cuál es el mecanismo físico que pro"oca que el factor  de fricción sea mayor en el flu!o turbulento? 8-23C ¿*ué es "iscosidad turbulenta? ¿*ué la causa? 8-24C -a pérdida de carga para cierta tubería circular está da da por hL 6#6325 fL(V. 2' D  D7) donde f es el factor de fricción (adimensional) L es la longitud de la tubería) V. es el flu!o "o lumétrico y D es el diámetro de la tubería# $etermine si el 6#6325 es una constante dimensional o adimensional# . sta ecua ción tal cual ¿es dimensionalmente +omogénea? 8-25C Considere flu!o laminar totalmente desarrollado en una tubería circular# 1i la "iscosidad del fluido se reduce a la mitad mediante calentamiento mientras la ra/ón de flu!o se mantiene constante) ¿cómo cambiará la pérdida de carga? 8-26C ¿Cómo se relaciona la pérdida de carga con la pérdida de presión? Para un fluido dado) e%plique cómo con"ertiría pér  dida de carga en pérdida de presión# 8-27C Considere flu!o laminar de aire en una tubería circular  con superficies perfectamente lisas# ¿0sted cree que el factor de fricción para este flu!o será cero? .%plíquelo# 8-28C .%plique por qué el factor de fricción es independiente del número de Reynolds a números de Reynolds mayores# Prdidas menores 8-51C ¿*ué es la pérdida menor en el flu!o de tubería? ¿Có8 mo se define el coeficiente de pérdida menor  KL? 8-52C $efina la longitud equi"alente para pérdida menor en un flu!o de tubería# ¿Cómo se relaciona con el coeficiente de  pérdida menor? 8-53C .l efecto de redondear la entrada de una tubería sobre el coeficiente de pérdida ¿es: a despreciable) b poco significa ti"o o c muy significati"o# 8-54C .l efecto de redondear la salida de una tubería sobre el coeficiente de pérdida ¿es: a despreciable) b poco significati"o o c muy significati"o? 8-55C ¿*ué tiene mayor coeficiente de pérdida menor duran te el flu!o en tubería: ¿la e%pansión gradual o la contracción gradual? ¿Por qué? 8-56C 0n sistema de tuberías incluye "ueltas agudas) y por lo tanto pérdidas considerables de carga menor# 0na forma de re ducir la pérdida de carga es sustituir las "ueltas agudas con co dos circulares# ¿Cuál es otra forma? 8-57C $urante un proyecto de retroa!uste de un sistema de flu!o de fluidos para reducir la potencia de bombeo) se propone  instalar álabes directores en los codos esquinados o sustituir los codos esquinados de 96 por los codos sua"es# ¿Cuál procedi miento resultará en una mayor reducción en las necesidades de  potencia de bombeo? !istemas de tubería y sele""i#n de bomba 8-62C 0n sistema de tuberías tiene dos tuberías de diferentes diámetros (pero de longitud) material y rugosidad idénticos co nectadas en serie# ¿Cómo compararía: a las ra/ones de flu!o y b las caídas de presión en estas dos tuberías? 8-63C 0n sistema de tuberías tiene dos tuberías de diámetros diferentes (pero de longitud) material y rugosidad idénticos co nectadas en paralelo# ¿Cómo compararía: a las ra/ones de flu!o

y b las caídas de presión en estas dos tuberías? 8-64C 0n sistema de tuberías tiene dos tuberías de diámetros idénticos pero de diferentes longitudes conectadas en paralelo# ¿Cómo compararía las caídas de presión en estas dos tuberías? 8-65C 1e bombea agua desde un depósito grande inferior  +asta un depósito superior# ,lguien afirma que si la pérdida de carga es despreciable) la carga de bomba necesaria es igual a la diferencia de ele"ación entre las superficies libres de los dos de  pósitos# ¿0sted está de acuerdo? 8-66C 0n sistema de tubería equipado con una bomba opera de manera estacionaria# .%plique cómo se establece el punto de operación (la ra/ón de flu!o y la pérdida de carga# 8-67C Para un sistema de tubería defina la cur"a del sistema) la cur"a característica y el punto de operación en una gráfica de carga contra ra/ón de flu!o# $edi"iones de %elo"idad y ra&#n de 'lujo 8-90C ¿Cuáles son las consideraciones básicas cuando se se lecciona un flu!ómetro para medir la ra/ón de flu!o de un flui do? 8-91C .%plique cómo se mide la ra/ón de flu!o con un tubo de Pitot estático y indique sus "enta!as y des"enta!as con res  pecto a costo) caída de presión) confiabilidad y precisión# 8-92C .%plique cómo se mide la ra/ón de flu!o con flu!óme tros del tipo obstrucción# Compare los medidores de placa de orificio) toberas de flu!o y medidores ;enturi respecto a costo) tama,1 384C 1olución $ebemos discutir por qué las tuberías son generalmente circulares en sección trans"ersal# ,nálisis -os líquidos se transportan generalmente en tubos circulares  porque los tubos con una sección trans"ersal circular pueden soportar  randes diferencias de presión entre el interior y el e%terior sin sufrir ninguna distorsión significati"a# $iscusión -a tubería para gases a ba!a presión es a menudo no circular (por e!emplo) aire acondicionado y conductos de calefacción en edificios# 382C 1olución $ebemos definir y discutir el número de Reynolds para el flu!o de tuberías y conductos# ,nálisis .l número de Reynolds es la relación entre las fuer/as inerciales y las fuer/as "iscosas) y sir"e como criterio para $eterminando el régimen de flu!o# , grandes números de Reynolds) por e!emplo) el flu!o es turbulento ya que las fuer/as de inercia son

Respecto a las fuer/as "iscosas) y por lo tanto las fuer/as "iscosas no  pueden e"itar las fluctuaciones aleatorias y fluido# 1e define como sigue: 38@C 1olución $ebemos comparar el número de Reynolds en el aire y el agua# ,nálisis .l número de Reynolds es in"ersamente proporcional a la "iscosidad cinemática) que es muc+o menor para el agua que para ,ire (a 27  C) aire A 4)752 % 46 B 8 7D m2 ' s y agua A E mu ' p A 6)394 % 46 B 8 @D ' 99F A 3)9 % 46 B FD m2 ' s# Por lo tanto) obser"ando que Re A ;$ ' G) .l número de Reynolds es mayor para el mo"imiento en el agua para el mismo diámetro y "elocidad# $iscusión Por supuesto) no es posible caminar tan rápido en el agua como en el aire 8 pruébaloH 387C 1olución $ebemos comparar el requisito de bombeo de agua y aceite# ,nálisis .l aceite del motor requiere una bomba más grande debido a su "iscosidad muc+o mayor# $iscusión -a densidad de aceite es en realidad de 46 a 47I menor que la del agua) y esto +ace que el requisito de bombeo Jás pequeampoco es "álido para el flu!o laminar  1ituaciones donde los efectos de longitud de entrada no son despreciables# 3825C 1olución $ebemos discutir la relación entre la pérdida de carga y la caída de presión en el flu!o de tubería# ,nálisis -a pérdida de carga está relacionada con la pérdida de presión  por +- A YP- ' Ug# Para un fluido dado) la pérdida de carga se puede con"ertir 

, la pérdida de presión multiplicando la pérdida de carga por la aceleración de la gra"edad y la densidad del fluido# Por lo tanto) para constante $ensidad) pérdida de carga y caída de presión son linealmente  proporcionales entre sí# $iscusión .ste resultado es "erdadero tanto para el flu!o de tubería laminar como turbulento# 382FC 1olución $ebemos discutir si el factor de fricción es cero para el flu!o de tubería laminar con una superficie perfectamente lisa# ,nálisis $urante el flu!o laminar de aire en un tubo circular con superficies perfectamente lisas) el factor de fricción no es cero $ebido a la condición de límite no desli/ante) que debe mantenerse incluso para superficies perfectamente lisas# $iscusión 1i comparamos el factor de fricción para superficies rugosas y lisas) la rugosidad no tiene efecto sobre el factor de fricción Para un flu!o de tubería laminar totalmente desarrollado a menos que la altura de rugosidad sea muy grande# 1in embargo) para el flu!o turbulento de la tubería) -a rugosidad impacta fuertemente el factor de fricción# 3823C 1olución $ebemos e%plicar por qué el factor de fricción es independiente de Re en Re muy grande# ,nálisis , números muy grandes de Reynolds) el flu!o es completamente áspero y el factor de fricción es independiente del  Qúmero de Reynolds# .sto se debe a que el grosor de la subcapa "iscosa disminuye con el número de Reynolds creciente) y 1er tan delgado que la rugosidad de la superficie sobresale en el flu!o# -os efectos "iscosos en este caso se producen en el Principalmente por los elementos de rugosidad sobresalientes) y la contribución de la subcapa "iscosa es despreciable# $iscusión .ste efecto se "e claramente en el gráfico de Joody 8 en general Re) las cur"as aplanar +ori/ontalmente Prdidas $enores 3874C 1olución $ebemos definir la menor pérdida y el menor coeficiente de  pérdida# ,nálisis -as pérdidas de carga asociadas con el flu!o de un fluido a tra"és de accesorios) "ál"ulas) cur"as) codos) tees) entradas) 1alidas) ampliaciones) contracciones) etc# se denominan pérdidas menores y se e%presan en términos del coeficiente de pérdida menor como ; Z ₂ Z ' (2g marido [-A $iscusión \ásicamente) cualquier pérdida irre"ersible que no se deba a la fricción en secciones largas y rectas de la tubería es una pérdida menor# 3872C 1olución $ebemos definir longitud equi"alente y su relación con el coeficiente de pérdida menor# ,nálisis -a longitud equi"alente es la longitud de una tubería recta que daría la misma pérdida de carga que la pérdida menor  componente# .stá relacionado con el coeficiente de pérdida menor  [df  -A equi"alente $iscusión -a longitud equi"alente no es tan uni"ersal como el menor coeficiente de pérdida porque depende de la rugosidad y Reynolds número de la sección recta equi"alente de la tubería#

387@C 1olución $ebemos discutir el efecto de redondear una entrada de

tubería# ,nálisis .l efecto del redondeo de una entrada de tubería sobre el coeficiente de pérdida es (c muy significati"o# $iscusión $e +ec+o) el coeficiente de pérdida menor cambia de 6)3 para una entrada de tubería reentrante a apro%imadamente 6)6@ para un po/o .ntrada de tubería redondeada 8 una me!ora bastante significati"a# 387&C 1olución $ebemos discutir el efecto del redondeo en una salida de tubería# ,nálisis .l efecto del redondeo de una salida de tubería sobre el coeficiente de pérdida es (a insignificante# $iscusión .n cualquier salida de tubo) toda la energía cinética se desperdicia) y el coeficiente de pérdida menor es igual a) que es ,lrededor de 4)67 para flu!o de tubería turbulenta completamente desarrollado# .l redondeo de la salida no ayuda# 3877C 1olución $ebemos comparar las pérdidas menores de una e%pansión gradual y una contracción gradual# ,nálisis 0na e%pansión gradual) en general) tiene un mayor coeficiente de pérdida menor que una contracción gradual en Klu!o de tubería# .sto se debe al gradiente de presión ad"erso en la capa límite) que puede conducir a la separación del flu!o# $iscusión Qote) sin embargo) que la presión se XrecuperaX en una e%pansión gradual# .n otras palabras) la presión aumenta $irección del flu!o# >al dispositi"o se llama un difusor# 3875C 1olución $ebemos discutir maneras de reducir la pérdida de carga en un flu!o de tubería con cur"as# ,nálisis Stra forma de reducir la pérdida de carga asociada con los giros es instalar paletas de giro dentro de los codos# $iscusión ay muc+as otras respuestas posibles) tales como: reducir la rugosidad de la pared interior de la tubería) usar una >ubería de mayor diámetro) acortar la longitud de la tubería tanto como sea posible) etc# 387FC 1olución $ebemos comparar dos maneras diferentes de reducir la menor pérdida en cur"as de tubería# ,nálisis .l coeficiente de pérdida es menor para el flu!o a tra"és de un codo de 96  con paletas bien diseubo de diámetro menor es mayor# $iscusión -a tensión de corte de la pared en la tubería más peque