Física en procesos industriales, Tarea 4

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DESARROLLO

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:

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

En el caso A identificamos únicamente la presión atmosférica,que siempre está presente en la tierra, la cual sabemos es 101.325 PA. Al estar vacío el bidón, no hay presión por parte del fluido.
En el caso B, al estar el bidón lleno con agua, podemos identificar que estamos en presencia de presión de fluido, esto por dentro del bidón, si tomáramos en cuenta el exterior del bidón, este también estaría siendo afectado por la presión atmosférica.

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

Podemos calcular la presión del fluido ejercida en el fondo del bidón como:
𝑃 = 𝜌𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 ∗ 𝑔 ∗ ℎ + 𝑃𝑎𝑡𝑚
P= 1.000 kg/m3 * 10m/s2 * 1,5 m + 101.325 PA
P= 15.000 PA + 101.325 PA
P= 116.325 PA

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

Significa que 1 kilogramo de agua, tiene un volumen de 1 metro cúbico.

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/s]. Determine el valor del diámetro de salida de la tubería.

Sabemos que 𝑄 = 𝑣 ∗ 𝐴 y que el caudal inicial es el mismo que el final ya que el flujo es laminar, entonces podemos calcular el valor del diámetro de salida, al igualar los cuales de entrada y salida. Antes calculamos la velocidad de salida:
vs = 0.6 * 9 m/s
vs = 5,4 m/s

Ahora igualamos los caudales:
Qs = Qi
vs * As = vi * Ai 
As = (vi * Ai) / vs
As = (6 m/s * 6,5 m2) / 5,4 m/s
As = 7,22 m2

El valor del diámetro de salida es de 7,22 metros cuadrados

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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