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Operaciones mecánicas en la Operaciones mecánicas en la Ingenieria AgroindustrialIngenieria Agroindustrial
IV UNIDAD: Fundamentos de sólidos en movimiento.
4.1.1 Fuerzas que actúan sobre partículas en fluidos en movimiento.
4.1.2 Resistencia hidráulica de una partícula.
4.1.3 Coeficiente de arrastre o fricción.
Ing. Sandra Blandón Navarro
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4.1.1 Fuerzas que actúan sobre partículas en fluidos en movimiento.
La fuerza que un fluido ejerce sobre un cuerpo inmóvil al que contornea se denomina fuerza de arrastre y es equivalente a la fuerza de resistencia que el fluido ofrece a un cuerpo en movimiento, y puede desarrollarse matemáticamente usando el concepto desarrollado por Newton:
FD= CD A ρ U2
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4.1.1 Fuerzas que actúan sobre partículas en fluidos en movimiento.
U=cte
Ug
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4.1.1 Fuerzas que actúan sobre partículas en fluidos en movimiento.
Para cuerpos esféricos:
A= π Dp2
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Una aplicación sencilla del análisis dimensional demuestra que CD depende de la forma del cuerpo inmerso en el fluido y del criterio de Reynolds.
UDpRe
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Coeficiente de arrastre
El arrastre tiene una componente que se origina en las diferencias de presión (arrastre de presión o forma) y otra que resulta de las tensiones cortantes (arrastre viscoso).
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Correlaciones obtenidas experimentalmente para el coeficiente de arrastre en función del
criterio de Reynolds.
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Del Perry
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Ejemplo 1
Calcúlese la fuerza que ejercerá una corriente de agua a 25ºC que contornea un dispositivo esférico sumergido en ella y fijado en su posición por medio de un cable. El diámetro del dispositivo esférico es de 0.5 m y la velocidad del agua de la corriente es de 2.5 m/s.
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Ejemplo 2
Para el proyecto de instalación y montaje de columnas de destilación altas instaladas a la intemperie, los constructores deben de tomar en cuenta la fuerza que los vientos máximos pueden ejercer sobre ellas, con el fin de realizar el cálculo correcto de los fundamentos y anclajes. Si en una zona de nuestro país las estadísticas muestran vientos máximos de 180 km/h durante temporada ciclónica, calcúlese la fuerza que estos ejercerán sobre la columna de forma cilíndrica de 3 m de diámetro por 30 de altura. Suponga que la presión atmosférica es de 740 mm de Hg y la temperatura del aire es de 25oC con un 100% de humedad.
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Preguntas
Orientaciones para el estudio independiente
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Links de interés
http://profesores.elo.utfsm.cl/~agv/elo323/2s06/projects/GerardoAlvarez/proyecto_final.html
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/dinamica/stokes1/stokes1.htm