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Mecánica, Presión y Fluido Pablo Andrés Contreras Fica Física en Procesos Industriales Instituto IACC 22 - 04 - 2019

Desarrollo 1. Se tienen las siguientes situaciones físicas: Situación A: un bidón de 50 litros sin tapa y vacío, de 1,5 metros 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:

a) 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  La presión atmosférica: Es el peso de la columna de aire que hay sobre cualquier punto o lugar de la tierra ejercido por la atmosfera y es por tanto el peso por unidad de superficie. Cuanto mayor es la altura, menor será la presión atmosférica y cuanto menor es la altura mayor será la presión.

Situación B  La presión de un fluido: Es la fuerza de peso que ejerce el agua o el líquido perfectamente distribuida sobre una superficie, en este caso el agua sobre el bidón, todo esto relacionado con la fuerza que ejercida por la gravedad (sobre todo estando en altura), a su vez, (también es afectado por la presión atmosférica descrita anteriormente).

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

P = Pfluido * g * h + palm 𝑘𝑔

𝑚

𝑚

P = 1.000 ( 𝑚3) * 10 ( 𝑠2) * 0.75( 𝑚3) + 101325 [Pa ] P = 7500 [Pa]+ 101325 [Pa] P = 108825 [Pa] La presión en el fondo del bidón es de 108825 [Pa]

𝑘𝑔

c) ¿Qué significa, en términos físicos, que la densidad del agua sea: 𝑝 = 1.000 ( 𝑚3)? Significa que la columna de agua, es una unidad de medida de la presión, que representa el peso 𝑘𝑔

de una columna de agua pura (densidad 1000 𝑚3 ). El múltiplo más utilizado es el metro de columna de agua (mca). Que será la presión en el fondo de un volumen de un metro de profundidad.

2. 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

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

𝑠2

Datos: A1 = 6.5𝑚2 V1 = 9 (

𝑚

A2 = 16.25𝑚2

)

V2 = 3.6 (

𝑠2

a) A1 * V1 = A2 * V2 6.5𝑚2 * 9 (

𝑚

) = 16.25𝑚2 * 3.6 (

𝑠2

𝑚

6.5𝑚2 ∗ 9 ( 𝑠2) A2 = 𝑚 3.6 ( 𝑠2) 𝑚3

58,5 ( 𝑠2 ) A2 = 𝑚 3.6 ( 𝑠2)

A2 = 16.25𝒎𝟐

𝑚

)

𝑠2

𝑚

)

𝑠2

b) Calculando el área circular es:

c) para finalizar: se analiza el diámetro de la tubería con los datos ya calculados:

𝐴 = 𝜋 ∗ 𝑟2

d=r*2

A2 = 3,14 * 𝒓𝟐

d = 2,27𝑚2 * 2

16,25m =3,14 * 𝒓𝟐

d = 4,54 𝒎𝟐

𝒓𝟐 = (

16.25𝑚2 3,14

)

√𝑟 2 = √5,17 r = 2, 27𝒎𝟐 El diámetro de la salida de la tubería corresponde a 4,54 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.

Proceso 1. Formación de cátodos de Cobre (celdas catódicas).

Material Cobre (Cu)

Cambio De Estado Líquido a sólido

2. Creación de Acero

Hierro ( Fe) + Carbono (C)

Líquido a sólido

Aluminio ( AI)

Líquido a solido

Oro (Au)

Líquido a solido

( láminas enrolladas) 3. latas de Aluminio (refrescos, bebidas) 4.lingotes y monedas de oro

Bibliografía IACC. 2019. Física en Procesos Industriales Semana 4: Mecánica, Presión y Fluido YouTube: videos, procesos de fundición.