BALANCE DE MASAS EXCLEN

PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA
FACULTAD DE INGENIERÍA-Departamento de Ingeniería Civil
Mecánica de Fluidos – I Semestre 2013
Taller 3 – Ecuaciones de Flujo en Fluidos-Leyes Fundamentales.

Profesor: Ing. William Clavijo M.Sc.

[Escoger 7 ejercicios para entregar]
1 El sistema mostrado representa un eyector de flujo controlado. El flujo entra por la parte izquierda e inferior con elperfil de velocidad mostrado, y
sale con el perfil de velocidad parabólico cuya ecuación se presenta. El ancho del sistema es W. Determinar:
1.1 Si la velocidad U2 = U1 /4 y se asume flujo no permanente, y que el sistema funciona como canales visto en planta, cual es la tasa de aumento de
nivel del flujo.
1.2 Si se asume flujo permanente e incompresible, cuál sería la relación entre U1 y U2.

2.Un embalse con un área de 120 Ha, se debe drenar para realizar un trabajo de mantenimiento a lo largo de su orilla. Para esto se debe determinar:
2.1 El caudal de descarga sobre el vertedero para que disminuir el nivel en 0.5 m en 12 horas.
2.2 Se inicia el proceso de descarga y se da simultáneamente una lluvia con una intensidad de 30 mm/hr con una probable duración de 8 horas. Cuál
sería elcaudal entonces ahora de descarga para lograr la disminución del nivel en 0.5 m en 24 horas.
2.3 Parte del agua del vertimiento llega a un tanque con 1000 m3, que tiene agua con una concentración de nitratos de 3 mg/L. Si se asume que el
agua del embalse no contiene nitratos, qué caudal debería verterse si se busca que el tanque tenga una concentración de nitratos de 0.5 mg/L al final
de 24horas, sin que varíe el volumen de agua en el tanque.

3. Una membrana oxigenadora (una aplicación biomédica) es diseñada para suministrar O2 y remover CO2 de la sangre en una cirugía. La sangre y una
mezcla de gas fluyen con una velocidad V separadas por una membrana semipermeable a lo largo del canal del sistema. El CO2 de la sangre migra
hacia la mezcla de gases continuamente a través de lamembrana y tanto la concentración de CO2 como la concentración de sangre son funciones de
la posición x. Suponiendo que el ancho del canal del sistema y la velocidad de los flujos de gas y sangre son constantes. A) Plantear la ecuación
diferencial que describe el balance de masa de la concentración de CO2 en la sangre para un tramo diferencial a lo largo del canal. Asumir un
transporte difusivo D(El transporte difusivo sigue la Ley de Fick, diferencia de concentraciones impulsan el movimiento de masas de mayor
concentración a mayor concentración) del CO2 desde la sangre a los gases. (Ayuda: Realizar balance de masas de CO2 sobre el VC volumen de control)

Ejercicio 3

4. El sistema de tanques mostrado en la figura, está operando en condición de flujo permanente, suministrando loscaudales de demanda en el
tanque B Qd2=150 l/s y en el tanque C Qd3=90 l/s independientes de sus niveles. Si la ecuación de la velocidad del flujo entre cada par de tanques es
Vij=0.6 Raiz(2g(Hi-Hj)). Donde Hi es el nivel en el tanque i, y Hj es el nivel en el tanque j, Hi>Hj. Determinar los niveles estables de los tanques H2 y
H3 , y los caudales entre los tanques A y B y B a C.

Ejercicio 45. Para el sistema de conducción del punto 1, calcular las fuerza y la dirección que soporta la pared inclinada inferior. Si a=1m, b=2m, W=1m,
U1=Um=1 m/s y =30°. Adicionalmente, determinar para qué angulo , la fuerza en x es igual a la mitad de la fuerza en y.
6-El túnel de viento mostrado sirve para determinar propiedades sobre la aerodinámica de las alas de los aviones. Para lascondiciones mostradas,
determinar la fuerza de arrastre Fx (fuerza horizontal) sobre el ala mostrada, el alto del ala es .

Ejercicio 6
7. Para la condición de flujo mostrado, llamado resalto hidráulico usado para la disipación de energía en canales abiertos, determinar la relación entre
h1 y h2 en función de la velocidad V1, mediante análisis de cantidad de movimiento.
8. Determinar la fuerza...