Parte I:

1.- ¿Cuál es la importancia de la fuerza de arrastre en el quehacer de la actividad ingenieril?

Fuerza de arrastre:

Es la fuerza provocada por un fluido que resiste el movimiento en la dirección del recorrido del cuerpo.

Importancia de la fuerza de arrastre:

La resistencia al viento, es el término que se denomina para describir a los efectos de arrastre sobre aviones, automóviles, trenes por lo que es conveniente mantener a un valor mínimo para poder contrarrestar con una fuerza propulsora superior.

En la actividad ingenieril es un problema común, los ingenieros estudian sus efectos para poder optimizar sus consecuencias finales, pues se puede ahorrar en combustibles de automóviles, trenes, barcos flotantes para así reducir la potencia de sus motores.

También es muy importante en los aviones en su análisis estructural, diseño, para su propulsión, elevación, velocidades máximas que puede alcanzar depende de su utilidad del avión, y comúnmente se ve en los ciclistas, por tal el uso de cascos con diferentes diseños que ayudaran a un mejor avance y menor cansancio del ciclista.

2.- ¿Qué son los dispositivos hipersustentadores?

Es una creatividad relevante para la aerodinámica, lo cual es diseñada para aumentar la elevación, en determinadas fases de vuelo de la aeronave.

Se pueden dividir en dos tipos diferentes principalmente:

Pasivos.- dispositivos que modifican su geometría del ala o generando huecos para controlar el flujo.

Flaps: situados en la parte inferior trasera de las alas, se deflectan hacia debajo de forma simétrica, con lo cual cambian la curvatura del perfil del ala; para lo cual aumenta la sustentación.

Slat: dispositivos móviles que crean una ranura entre el borde de ataque del ala u el resto del plano; actúan de forma similar a los flaps, situadas en la parte anterior del ala.

Activos.- Son dispositivos que requieren una aplicación activa de energía directamente al fluido. Aumentan la sustentación del avión mediante modificaciones de energía en el fluido.

Flap soplado: A la ranura de los flas pasa aire sangrado para inyectarlo y aumentar la energía cinética del aire y generar gradientes favorables.

Rodillo de borde de ataque: consiste en un cilindro que gire sobre su eje en sentido contrario, para acelerar el aire de forma artificial que va por arriba y desacelerar el aire que pasa por intradós.

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3.- ¿Por qué es importante el punto de operación? ¿Está asociado a la máxima eficiencia?

El punto de operación es la intercepción de curvas de pérdidas del sistema, con la curva de funcionamiento de la bomba, lo que depende del caudal y la perdida que maneje.

No, porque, para alcanzar el punto de máxima eficiencia, depende, en selección de la bomba adecuada, y sus factores de: pérdidas volumétricas, hidráulicas, la cavitación, características del fluido, condiciones de instalación.

Considerando el costo de la energía es más eficiente, se requiere de un esfuerzo adicional a la bomba, lo que podría ocasionar daños en esta.

No necesariamente coincide el punto de operación de la bomba, con el punto de máxima eficiencia.

4.- Aplicaciones de la capa limite.

Se aplicaría para poder retrasar el desprendimiento de la capa límite en los autos de fórmula uno aplicando diversas soluciones aerodinámicas.

Están presentes en placas plana delgada, cuerpo aerodinámico, cuerpo obstructor.

En el estudio de fuerzas de arrastre o sobre cuerpos sumergidos como buques, submarinos, etc.

En la aerodinámica, perfil alar, explicaría la fuerza sustentacional, su importancia para los aviones.

La capa limite se aplica a todo fluido, por lo que es una zona, que según su estudio nos podría ahorrar varios factores que afectan al cuerpo. Ejm: lanzamiento de jabalina, barcos a vela, pelotas de golf, béisbol, autos de carreras, etc.

5.- ¿Qué es un perfil aerodinámico?

En la aviación se denomina perfil alar, es una forma de plana que al desplazarse a través del aire es capaz de crear a su alrededor una distribución de presiones que genere su sustentación.

Nomenclatura:

Cuerda: línea recta que relaciona el borde de ataque con el borde de salida.

Borde de ataque (B.A.): Primer punto del perfil en donde el aire impacta.

Borde de salida (B.S.): Último punto del perfil por donde el flujo pasa.

Radio de curvatura del borde de ataque: pasa por el borde de ataque, este es el parámetro principal que define el borde de ataque.

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Espesor máximo: es una medida perpendicular a la cuerda, cuya distancia es ser perpendicular a la cuerda.

Posición del espesor máximo: distancia dl borde de ataque hasta la vertical que represente el espesor máximo del perfil.

Ordenada máxima desde la línea de curvatura: distancia máxima desde la línea de curvatura media y la cuerda, este valor se da en porcentaje.

Extradós: superficie exterior del perfil.

Intradós: superficie interior del perfil.

Línea de curvatura media: mide la curvatura del perfil y está a la misma distancia con respecto al extradós y el intradós.

Angulo de ataque: es aquel que se encuentra entre la línea de la cuerda y la dirección del viento relativo.

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6.- Demuestre el número de Mach, aplicando el método d Buckingham.

7.- ¿Cuál es la diferencia entre una tobera y un difusor?

Tobera: dispositivo diseñado para transformar entalpia en energía cinética. Aumenta la

presión de un fluido a la vez que disminuye su velocidad.

Difusor: dispositivo diseñado en transformar energía cinética en entalpia. Aumenta la

velocidad, pero disminuye la presión.

8.- ¿Cuál dispositivo es más eficiente?

Depende si el sistema es adiabático (lo que es muy probable isotrópico):

Tobera: es más eficiente a bajas temperaturas.

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Difusor: es más eficiente a altas temperaturas.

9.- Describa una tobera sobre expandido y otra sub expandida.

Tobera sobre expandida: Flujo supersónico en toda la sección divergente y presenta ondas de choques oblicuas afuera de la tobera. Expande más el flujo, así disminuye la presión de descarga.

Tobera sub expandida: Flujo supersónico en toda la porción divergente. En este punto, la presión de descarga es mayor que la presión de ambiente, siendo ambas a su vez menor valor de presión a la salida de la tobera. Presenta ondas de expansión, afuera de la tobera.

10.- ¿Cómo se evalúa el incremento de la temperatura de un fluido cuando se transporta a través de un conducto?

Según estudios de la termodinámica, segundo principio; variación de la entropía.

T 2−T 1=w2R2

4CV

R = radio del cilindro

W = velocidad angular

11.- En el transporte de lodos qué grupo adimensional son importante.

Las magnitudes mecánicas del fluido: viscosidad absoluta o dinámica, densidad, viscosidad cinemática.

Las magnitudes de flujo: longitud, rugosidad.

Las magnitudes térmicas del flujo: conductividad térmica, coeficiente de dilatación.

12.- Evalué la rugosidad final de un ducto de fierro fundido, después de 20 años de uso, si su pH es 6,5.

La fórmula de Hazen - Williams, siendo una de las más perfectas, requiere para su aplicación provechosa el mayor cuidado en la adopción del coeficiente  C.

Para tubos de fierro y acero, el coeficiente C es una función del tiempo, de modo que su valor debe ser fijado teniéndose en cuenta la vida útil que se espera para la tubería.

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Para determinaciones rápidas, los estadounidenses generalmente utilizan C = 100, para tubos de fierro fundido. Tal valor corresponde en promedio a un periodo comprendido entre 15 y 20 años.

Valores del coeficiente C según datos analizados.

0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.60 0.75Años 4” 6” 8” 10” 12” 14” 16” 18” 20” 24” 30”de uso00 ** 140 140 140 140 140 140 140 140 140 140 1400 130 130 130 130 130 130 130 130 130 130 1305 117 118 119 120 120 120 120 120 120 120 12110 106 108 109 110 110 110 111 112 112 112 11315 96 100 102 103 103 103 104 104 105 105 10620 88 93 94 96 97 97 98 98 99 99 10025 81 86 89 91 91 91 92 92 93 93 9430 75 80 83 85 86 86 87 87 88 89 9035 70 75 78 80 82 82 83 84 85 85 8640 64 71 74 76 78 78 79 80 81 81 8245 60 67 71 73 75 76 76 77 77 78 78

El valor 140 corresponde al inicio de funcionamiento de líneas muy bien construidas, con tubos de buena calidad.

Para aguas muy agresivas, o para aguas tratadas y no bien controladas, el envejecimiento de los tubos podrá ser más rápido.  Para aguas muy bien controlada, el decrecimiento de C es lento

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Parte II

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