Material de trabajo 01
Ejercicio 1 Literal A
Para el tanque que se encuentra en la figura 3.22, calcule la lectura en PSI del medidor de presión que se encuentra en el fondo, si la parte superior del tanque tiene contacto con la atmosfera y la profundidad del aceite es H es de 28.5 ft.
Ejercicio 1 Literal B
Para el tanque que se encuentra en la figura 3.22, calcule la lectura en PSI del medidor de presión que se halla en el fondo si la parte superior deel tanque esta sellada, el medidor de presión de la parte superior muestra una lectura de 50 PSI y la profundidad del aceite H es de 28.5 ft.
Ejercicio 1 Literal C
Para el tanque que se encuentra en la figura 3.22, calcule la lectura del medidor de presión del fondo en PSI, si el tanque tiene sellada su parte superior, en el medidor de la parte de arriba se lee -10.8 PSI y la profundidad del aceite H es de 6.25 ft.
Ejercicio 1 Literal D
Para el tanque que se encuentra en la figura 3.22, calcule la profundidad H del aceite si la lectura que da el medidor del fondo es de 35.5 PSI, la parte de arriba del tanque se encuentra sellada y el medidor superior tiene una lectura de 30 PSI.
Ejercicio 2
Un decantador continuo
cilíndrico horizontal separa 1500 bbl/d (9,93 m3/h) de una fracción
líquida de petróleo a partir de un volumen igual de un ácido de lavado. El
petróleo es la fase continua y a la temperatura operacional tiene una
viscosidad de 1,1 cP y una densidad de 54 lb/ft3 (865 kg/m3).
La densidad del ácido es 72 lb/ft3 (1153 kg/m3).
Calcular:
a) el tamaño del tanque,
considerando que este deberá estar lleno cerca de 95% de su capacidad (para un
cilindro horizontal esto significa que la profundidad ocupada por los líquidos
será aproximadamente del 90% del diámetro del tanque).
b) la altura de desborde del
ácido por encima del fondo del tanque.
Suponga que los
extremos del recipiente son casi planos y que la longitud del tanque debe ser
cerca de 5 veces su diámetro.
Material de trabajo 02
Ejercicio 1
En
la siguiente figura se muestra un sistema utilizado para bombear refrigerante
desde un tanque colector hacia un tanque elevado, donde el refrigerante es
enfriado. La bomba entrega el caudal necesario para mantener el sistema
trabajando. El refrigerante fluye de regreso hacia las maquinas en la medida
que se requiere, por gravedad (la maquina 1 requiere 20 gal/min y la maquina 2
requiere de 10 gal/min). El refrigerante tiene una gravedad especifica de 0,92
y una viscosidad dinámica de 3,6 x 10^-5 lb . s/pie2 . El filtro tiene un
coeficiente de resistencia de 1,85 * V^2/2g (cabeza de velocidad de la línea de
succión). Calcule la potencia entregada por la bomba al refrigerante. (Realizar los cálculos utilizando unidades
del Sistema Británico)
Ejercicio
2
Etilenglicol
a 25°C fluye a través de una tubería de 750m de acero comercial calibre 40, con
un caudal de 425L/s, de modo que la perdida de carga hidrostática no exceda de
8m. Las perdidas menores son de 9V^2/2g. Determinar el diámetro requerido.
Resolución del ejercicio:
Material de trabajo 04
Ejercicio 1
Para una operación de lavado en una planta de
generación de electricidad se necesitan 370 galones por minuto de agua (gpm).
La carga hidrostática neta es alrededor de 24 ft para este caudal. Una
ingeniera recién contratada revisa algunos catálogos y decide comprar el rotor
de 8,25 in de la bomba centrífuga serie F1 modelo 4013 de Taco. Si la bomba
opera a 1160 rpm, como se especifica en la gráfica de rendimiento, según el
razonamiento de la ingeniera, su curva de rendimiento se corta a los 370 gpm en
H = 24 ft. Su jefe, quien está muy interesado en la eficiencia, observa las
curvas y se da cuenta que la eficiencia de esta bomba en su punto de operación
es de sólo 70 por ciento.
También ve que la opción del rotor de 12,75 in
alcanza una eficiencia mayor (casi 76,5 por ciento) al mismo caudal. Asimismo,
note que puede instalarse una válvula reguladora corriente abajo de la bomba
para incrementar la carga hidrostática neta necesaria de modo que la bomba
funcione a su mayor eficiencia. Pide a la ingeniera principiante que justifique
su elección del diámetro del rotor. Es decir, le pide que calcule qué opción
del rotor (de 8,25 in o de 12,75 in) necesitaría la mínima cantidad de
electricidad para operar. Haga la comparación y analice los resultados.
Resolución del ejercicio:
Ejercicio 2
Se emplea una bomba para llevar agua de un gran
depósito a otro que está a mayor altura. Las superficies libres de ambos
depósitos están expuestas a la presión atmosférica, como se ilustra en la
figura. Las dimensiones y los coeficientes de pérdidas menores se ilustran en
la figura. El rendimiento de la bomba se aproxima por medio de la expresión Hdisponible=H0
- aṼ2, donde la carga al cierre es H0 = 24.4 m de columna
de agua, el coeficiente es a = 0.0678 m/Lpm2, la carga hidrostática disponible
de la bomba Hdisponible está en unidades de metros de columna de agua y la
capacidad Ṽ está en unidades de litros por minuto (Lpm). Estime la capacidad de
descarga de la bomba.
Resolución del ejercicio:
Material de trabajo 05
Ejercicio 1
En la figura fluyen por una tubería de acero de 2 pulgadas, de cedula 40, 100 gal/min de agua a 60°F. El intercambiador de calor en la rama a tiene un coeficiente de perdida de k = 7,5 con base en la carga de la velocidad de la tubería. Las tres válvulas se encuentran abiertas por completo. La rama b es una línea de desviación que se compone de una tubería de acero de 1 ¼ pulgada, cedula 40. Los codos son estándar. La longitud de la tubería entre los puntos 1 y 2 en la rama b es 20 pies. Debido al tamaño del intercambiador de calor, la longitud de la tubería de la rama a es muy corta, y es posible ignorar las perdidas por fricción. Para este arreglo, determine:
a) El flujo volumétrico del agua en cada rama.
b) La caída de presión entre los puntos 1 y 2
Resolución del ejercicio:
Ejercicio 2
Se utiliza el rotor de 11.25 in de la bomba
centrífuga de la serie FI modelo 4013 de Taco para bombear agua a 25°C desde un
depósito cuya superficie está 4 ft por arriba del eje central de la admisión de
la bomba. El sistema de tuberías, desde el depósito hasta la bomba, consiste en
10,5 ft de tubo de hierro fundido con un diámetro interior de 4 in y con una
altura de rugosidad promedio de 0.02 in. Hay varias pérdidas menores: una entrada
de bordes agudos (KL = 0.5), tres codos regulares de 90° embridadas (KL = 0.3
cada uno) y una válvula de globo embridada totalmente abierta (KL = 6.0).
¿Pueden bombearse 570 gpm sin que se genere cavitación?
¿Si el agua estuviese a temperatura de 60°C, se pudiese bombear el mismo caudal?
Resolución del ejercicio:
Material de trabajo 07
Ejercicio 1
Determinar el volumen molar estándar a condiciones
normales de 1 atm de presión y 0 °C de temperatura.
Determinar el volumen molar estándar a condiciones normales de 1 atm de presión y 32 °F de temperatura.
Resolución del ejercicio:
Ejercicio 2
Para extraer de la chimenea de una caldera gas en
reposo a una presión de 29,0 in. de Hg y una temperatura de 200 ºF y descargarlo a una presión de 30,1 in. de Hg
y una velocidad de 150 ft/s se utiliza un ventilador centrífugo (extractor).
Calcule la potencia necesaria para mover 10000 ft3/min std del gas,
utilizando condiciones estándar de 29,92 in. de Hg y 32 ºF. La eficiencia del
extractor es de 65% y el peso molecular del gas es de 31.3.
Resolución del ejercicio:
Ejercicio 3
Un compresor reciprocante de triple etapa comprime
180 ft3/min std de metano desde 14 hasta 900 lbf/in.2
abs. La temperatura a la entrada es de 80 °F. Para el intervalo de temperatura
que cabe esperar las propiedades medias del metano son:
b) ¿Cuál es la temperatura de descarga en la primera etapa?
c) Si la temperatura del agua de enfriamiento se eleva a 20 °F (11.1 °C) ¿cuánta agua se necesita en los enfriadores entre las capas y el enfriador final para que el gas comprimido deje el enfriador a 80 °F (26.7 °C)? Suponga que la chaqueta de enfriamiento es suficiente para absorber el calor de fricción.
Resolución del ejercicio:
Material de trabajo 08
Ejercicio 1
Una turbina de disco con seis palas planas se instala centralmente en un tanque vertical con deflectores con un diámetro de 2 m. La turbina tiene 0.67 m de diámetro y está situada a 0.67 m por encima del fondo del tanque. Las palas de la turbina tienen 134 mm de ancho. El tanque está lleno hasta una altura de 2 m de solución acuosa de NaOH al 50% a 65 °C, que tiene una viscosidad de 12 cP y una densidad de 1 500 kg/m3. La turbina del agitador gira a 90 rpm. ¿Qué potencia requerirá?
Resolución del ejercicio:
Ejercicio 2
El sistema de agitación del ejemplo anterior se
utiliza para mezclar un compuesto de látex de caucho que tiene una viscosidad
de 120 Pa · s
y una densidad de 1120 kg/m3. ¿Cuál será la potencia requerida?
Resolución del ejercicio:
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