FenÃ³menos de Transporte I - Instituto TecnolÃ³gico de Morelia

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Unidad 4: Análisis en Flujo TurbulentoCompetencia específica a Actividades de Aprendizajedesarrollar• Establecer las características deun flujo turbulento• Describir la metodología deldiseño termodinámico desistemas de transporte de fluidos• Calcular el factor de fricción(analítica o numéricamente,según corresponda) en el flujode fluidos.• Emplear videos o animaciones disponibles enInternet para explicar las propiedades flujoturbulento.• Usando diapositivas diseñadasconvenientemente, explicar la obtención de lasecuaciones modificadas de Navier-Stokes pararégimen turbulento, haciendo hincapié en eltérmino de los esfuerzos de Reynolds y lasdiversas maneras para estimarlo para darcerradura al problema.• Presentar y discutir un diagrama del proceso dediseño termodinámico de sistemas detransporte de fluidos, teniendo en cuenta lareología y el régimen del fluido.• Efectuar una investigación sobre el softwareCFD (comercial y libre) existente. Si se tieneacceso a licencia de Femlab 3.0 (o superior) esposible hacer simulaciones demostrativas deflujo de fluidos en régimen turbulento o utilizardemos disponibles en Internet.• Presentar un seminario sobre análisisdimensional y los métodos disponibles(igualación de potencias y Teorema Pi) parahallar los principales grupos adimensionalesque caracterizan al flujo de un fluido por elinterior de un tubo.• Hacer una investigación sobre las diversascorrelaciones que existen para estimar el factorde fricción de Fanning y la manera experimentalde calcularlo.• Actualmente, aunque la ciencia de CFD estámuy desarrollada, todavía se publican artículosreferentes al cálculo del factor de fricción endiversas situaciones. Hacer y presentar unarecopilación del tema.• Construir un código usando lenguaje deprogramación o el software Eureka oEngineering Equation Solver (EES) paracalcular factor de fricción en régimen turbulento.Unidad 5: La Ecuación de Energía Mecánica y sus AplicacionesCompetencia específica a Actividades de Aprendizajedesarrollar• Diseñar termodinámicamente unsistema de transporte de unfluido en una tubería simple ocompuesta.• Construir un simulador en Excel para estimarla potencia de la bomba requerida paraimpulsar un flujo volumétrico conocido de unfluido newtoniano, a través de una serie detramos de tubería. Discutir cómo sería• Explicar las características del rediseñado el simulador para calcular el flujovolumétrico producido por una bomba de14
flujo de un fluido a través de unmedio porosopotencia conocida.• Hacer una presentación con diapositivas sobrela ingeniería de detalle de los sistemas deconducción de fluidos como: calibresnormalizados de tubería, tipos de válvulas yotros accesorios como coples, bridas, niples,codos, entre otros; tipos de bombas,materiales de construcción de los tubos.• Discutir cómo se puede extrapolar lainformación anterior para el diseño desistemas de mezclado y/o almacenamiento defluidos.• Hacer una reseña histórica de la obtención dela Ley de Darcy (propuesta por el ingenierofrancés Henri Darcy en 1857).• Discutir el problema de flujo newtoniano através de un medio poroso empleando la leyde Darcy con la corrección de Brinkman.• Hacer un experimento demostrativo del efectode la permeabilidad sobre el flujo. Probetallena con diversos medios porosos por la cualse deja fluir agua con un colorante.• Utilizar un video o una animación para explicarlos diversos estadios de la fluidización.• Discutir las aplicaciones de la fluidizacióncomo el secado de chicharos, biorreactores delecho fluidizado.• Efectuar una investigación sobre las diversasmaneras publicadas para estimar lapermeabilidad de un medio poroso y comopuede medirse experimentalmente.11.- FUENTES DE INFORMACIÓN1. Bird, R. B., Warren E. Stewart, Edwin N. Lightfoot. 2002. Transport Phenomena,2nd edition. New York: John Wiley & Sons, Inc.2. Brodkey Robert S., Hershey Harry C. 1988.Transport Phenomena: A UnifiedApproach. USA: Mc. Graw-Hill.3. Bruce E. Poling, John M. Prausnitz, John P. O'Connell. 2000. The Properties ofGases and Liquids. 5th edition. USA: Mc. Graw-Hill Professional.4. Christie J. Geankoplis. 2003. Transport Processes and Separation ProcessPrinciples. Fourth USA: Prentice Hall PTR.5. Kreyszig, E. Advanced Engineering Mathematics. 9 th edition. 2006. John Wileyand Sons Inc. International Edition. Singapore.6. McCabe, W., Smith, J., Harriott, 2004. P. Unit Operations of ChemicalEngineering. 7 th edition. Mc Graw-Hill Book Co.7. Ochoa-Tapia, A. 2004. Métodos Matemáticos Aplicados a la Ingeniería Química.Departamento de Ingeniería de Procesos e Hidráulica. UAM-Iztapalapa.8. Richard G. Rice, Duong D. Do. 1995.Applied Mathematics and Modeling forChemical Engineers. John Wiley & Sons, Inc.9. Spiegel, M.R. 1998. Manual de Fórmulas y Tablas matemáticas. McGraw-HillBook Co. México.10. Spiegel, M.R. 2005. Manual de Fórmulas y Tablas de Matemática Aplicada. 3ªedición. McGraw-Hill Book. Co. México.15
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