IIQ2013 - Clase 2

En primer lugar se deben cargar las librerias que vamos a utilizar

import numpy as np

Pregunta 1

¿Cuál es el régimen de flujo en una tubería de 10 in de diámetro nominal (D= 254,5 mm) cuando a travús de ella se hacen circular Q= 0.1 m3/s de agua?

(a) Laminar

(b) Turbulento

(c) Transición de laminar a turbulento

(d) Se necesita mas información

Solución

# 1
d = 254.5e-3
Q = 0.1 # m^3/s
V = Q/(np.pi*d**2/4) # Calculamos la velocidad 
rho = 1000
mu = 0.001
Re = rho*V*d/mu
print("El número de Reynlosd es igual a Re = %.3e" % Re)

El número de Reynlosd es igual a Re = 5.003e+05

Por lo tanto, el regimen de flujo es turbulento y la alternativa correcta es la b.

Pregunta 2

Considerando que la tubería es de acero comercial, el factor de fricción de Fanning (\(f_F\)) en el caso bajo análisis es aproximadamente el siguiente:

(a) \(f_F >\) 0.010

(b) 0.005 \(< f_F <\) 0.010

(c) 0.002 \(< f_F <\) 0.005

(d) \(f_F \leq\) 0.010

Para los cómputos considere usar el diagrama de Moody o una correlación adecuada.

Solución

Generamos funciones para el calculo utilizando la correlacion de Nevers y Schacham

def f_Nevers(eps, D, Re):
    return 0.001375 * (1 + (2e4 * eps/D + 1e6/Re)**(1/3))

def f_Schacham(eps, D, Re):
    rhs = -1.737 * np.log(0.269 * eps/D - 2.185/Re * \
                         np.log(0.269 * eps/D + 14.5/Re))
    return (1/rhs)**2

eps = 0.046*1e-3
print(f"El factor de fricción con la ecuación de Nevers es: {f_Nevers(eps, d, Re)}")
print(f"El factor de fricción con la ecuación de Schacham es: {f_Schacham(eps, d, Re)}")

El factor de fricción con la ecuación de Nevers es: 0.003818735654783344
El factor de fricción con la ecuación de Schacham es: 0.0038187535955500397

Por lo tanto la alternativa correcta es la c.

Pregunta 3

El valor de las pérdidas por fricción (\(\Phi\)) en un tramo horizontal de L= 100 m de la tubería bajo análisis es aproximadamente el siguiente:

(a) \(\Phi >\) 50 (m/s)\(^2\)

(b) 25 \(< \Phi \leq\) 50 (m/s)\(^2\)

(c) 14 \(< \Phi \leq\) 25 (m/s)\(^2\)

(d) \(\Phi \leq\) 14 (m/s)\(^2\)

Solución

Siguiendo con el factor calculado con Nevers

f = f_Nevers(eps, d, Re)
L = 100 # m
phi = 4 * f * (L/d) * (V**2/2)
print(f"El valor de la caída de presión por fricción es: {phi} (m/s)^2")

El valor de la caída de presión por fricción es: 11.596605830597086 (m/s)^2

Por lo tanto la alternativa correcta es la d.