Tarea semana 4 Fisica en procesos industriales

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INTRODUCCION

En el siguiente ítem resolveremos ejercicios con relación a la mecánica de presión y fluidos de acuerdo al contenido analizado por ende determinaremos los tipos de presiones y formulas aplicadas en la práctica, además de calcular el diámetro con valores de presiones en áreas iniciales y finales, para concluir con una tabla de materiales de procesos mecánicos que presenten cambios físicos.

“La presión es una magnitud que relaciona la fuerza con la superficie sobre la cual actúa; equivale a la fuerza que actúa sobre la superficie.” IACC. (2021)

DESARROLLO

DESARROLLO DE LA TAREA:

1. Se tienen las siguientes situaciones físicas:

Situación A: Un bidón de 50 litros sin tapa y vacío, de 1,5 [m] de la altura.

Situación B: Luego de un par de horas, el bidón de 50 litros es llenado con 25 litros de agua pura.

Responda:

1. Diferencie las situaciones A y B en términos de identificar cuando se está en presencia de presión atmosférica y/o presión del fluido.

Situación A: Presión atmosférica se determina como  presión que ejerce la atmósfera sobre la superficie terrestre; por lo cual el bidón estando sobre la superficie terrestre sin líquido y a cierta altura, está bajo el efecto de esta presión. A nivel del mar 1 atm, por lo tanto a mayor altura de la superficie disminuye la presión atmosférica.

Situación B: Presión del fluido es la magnitud que depende de sus propiedades y características, tanto de la altura de fluido que se disponga junto con el valor de presión atmosférica. Ya que el bidón esta con 25 litros de agua, por lo cual se supone que está en determinada ubicación donde se ejerce magnitud de presión de fluido y los factores de la presión atmosféricas que se aplican.

1. Calcule la presión en el fondo del bidón, considerando la situación B.

P= ρagua⋅ g⋅ h + Patm

P= 1000 [Kg/m3] * 10 [m/s2] * 0,75 [m] + 101325 [Pa]

P= 7500 [Pa] + 101325 [Pa]

P= 108,825 [Pa]

c) ¿Qué significa, en términos físicos, que la densidad del agua sea ρ = 1000 [Kg/m3]?

La densidad es una propiedad intensiva, donde su magnitud es la masa y el volumen, además se define por la letra griega p (rho); por lo tanto en resumen 1 litro de agua equivale a 1 kilogramo de agua; entonces podemos decir 1000 kg de agua equivale a un 1 m3.

1. Por una tubería cilíndrica de PVC fluye agua. La tubería tiene una entrada de área 6,5 [m2]. Se decide para asegurar el flujo laminar, alta presión y baja en la velocidad de fluido que la salida de fluido no debe tener la misma área de entrada. Conforme a lo anterior se consigue una baja en la velocidad del fluido de un 60% respecto al valor de entrada el cual es de vi = 9 [m/s].

Determine el valor de del diámetro de salida de la tubería.

Valores obtenidos:

Baja en la velocidad del fluido (60%)

A1 = 6.5𝑚2

A2 = 16.25𝑚2

V1 = 9 (𝑚/𝑠2)

V2 = 0.4*9 = 3.6 (𝑚/𝑠2)

Formulas:

𝑣𝑖 ∗ 𝐴𝑖 = 𝑣𝑓 ∗ 𝐴𝑓

Q= V1*A1= V2*A2

A2= A1*V1/V2

6.5𝑚2 * 9 (𝑚 𝑠2) = A2 * 3.6 (𝑚/𝑠2)

A2 = 6.5𝑚2 ∗ 9 (𝑚 /𝑠2)/ 3.6 (𝑚/𝑠2)

A2 = 58,5 (𝑚3/𝑠2)/ 3.6 (𝑚/𝑠2)

A2 = 16.25m2

𝐴 = 𝜋 ∗ 𝑟2

A2 = 3,14 * r2

16,25m =3,14 * r2

R2 = (16.25𝑚2/3,14)

√5,17

r = 2, 2737 m2

d = 2 * r

d = 2,2737𝑚2 * 2

Diámetro de salida de la tubería determinado = 4,5474 m2

3. Investigue 3 procesos mecánicos en los cuales un material presente cambios físicos con respecto a su estado inicial. Complete la siguiente tabla siguiendo el ejemplo entregado.

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