¿Qué es un volumen de control y un sistema cerrado? Mencione dos ejemplos de cada uno

– Volumen de control: espacio arbitrario que se constituye para un estudio, formado por el espacio delimitado por una superficie de control cerrada, real o virtualmente, donde una de sus características será la permanencia la forma y el tamaño del volumen así delimitado. Ej: calefón

– Un sistema cerrado: es un sistema físico que no interactúa con otros agentes físicos situados fuera de él y por tanto no está conectado causalmente ni relacionado con nada externo a él. Ej: globo

– Un sistema abierto sería uno que puede intercambiar materia y energía con el exterior, mientras que un sistema cerrado es un sistema que no puede intercambiar materia con el exterior, pero sí intercambiar energía.

Explique la diferencia entre las propiedades intensivas y extensivas. Mencione dos ejemplos de cada uno

Las propiedades intensivas: son aquellas que no dependen de la masa o del tamaño de un cuerpo. Ejemplo: Temperatura, la presión, la velocidad, volumen específico, punto de ebullición

las propiedades extensivas: son aquellas que sí dependen de la masa o del tamaño de un cuerpo. Ejemplo: peso, volumen, masa

Describa el modelo de viscosidad de Newton

– La viscosidad expresa la facilidad que tiene un fluido para fluir cuando se la aplica una fuerza externa El coeficiente de viscosidad absoluta o viscosidad absoluta de un fluido, es una medida de resistencia, al deslizamiento o a sufrir deformaciones internas.

– Las moléculas de regiones con alta velocidad global chocan con las moléculas que se mueven con una velocidad global menor, y viceversa, estos choques permiten transportar cantidad de movimiento de una región de fluido a otra.

Nombre, formule y de una breve explicación de las 3 ecuaciones fundamentales de un flujo

Ecuación de continuidad: la ecuación nos dice que la masa que entra es igual que la masa que sale

Cuando que es lo general cuando se trata de agua en régimen permanente

O dicho de otra manera el caudal que entra es igual al caudal que sale.

Ecuación de la energía: se basa en el principio que la energía se conserva. La energía potencia se puede convertir en energía cinética y viceversa.

Energía = energía potencia 1 + energía cinética 1 = energía potencia 2 + energía cinética 2

– Ecuación de cantidad de movimiento: que la tasa de cambio de la cantidad de movimiento de una porción dada de fluido es igual a la resultante de las fuerzas que actúan sobre esta porción.

P=cantidad de movimiento lineal

Dicho en otras palabras que la acción de una fuerza se traduce en cambios de velocidad.

Cuál es la principal función de una tobera

Una tobera es un dispositivo que convierte la energía térmica y de presión de un fluido en energía cinética.

Indique los intervalos, en términos del número de Reynolds, para lo cual un flujo se considera laminar o turbulento en un ducto.

El numero de Reynolds es un numero adimensional para caracterizar un fluido su valor indica si el movimiento es laminar o turbulento.

Formula la ecuación de rendimiento para cualquier equipo, según la definición explicada en clase.

El rendimiento indica la capacidad de un equipo para transformar la energía de forma eficiente.

Qué presión debe alcanzar un fluido en una bomba para que se produzca el fenómeno de cavitación

Presión de saturación: se le llama a una presión bacuométrica que se genera dentro de una bomba, cuando esta supera el límite, el agua empieza a evaporarse lo cual generan burbujas que por el efecto de “vacío” hace que se golpee el rodete el cual se destruye.

Esta presión depende de la altura “Ha” de la elevación de la bomba

Indique los 3 tipos de turbomáquinas según la dirección del flujo en el rodete

Radial (turbina de Pelton), mixta (turbina Francis) y axial (turbina Kaplan)

Entre que parámetros del número de Reynolds se considera un flujo en transición

Mayores a 2000 menores a 4000

Cual es la peligrosidad de no considerar el terno NPSH en sus cálculos de bomba

Si no se considera el factor NPSH se corre el riesgo de que la bomba sufra los efectos de la cavitación

1. Dibuje el diagrama de potencias para bombas y turbinas indicando cada uno de los términos que posee

Pm: perdida mecánicas: se deben a los rozamientos del prensaestopas y de los cojinetes

Pv: perdidas volumétricas: son las perdidas que se generan al pasar un caudal entre el rodete y la carcasa

Pr: perdidas por rozamiento: son las que se generan al pasar por un ducto que no es 100% lizo.

Pi: potencia interna: es la suministrada al o por el eje por o al caudal que pasa por el interior del rodete

Pit: potencia interna teórica: lo mismo que el anterior, pero se asume q=0

P: potencia del flujo: corresponde al salto de energía que sufre en la maquina el caudal

Pe: potencia en el eje: potencia medida exteriormente en el eje

1. Cuál es el uso del número específico de revoluciones en las turbinas hidráulicas.

El numero especifico me indica las características de la turbina. Tomando en cuenta el numero especifico y la altura del salto, podemos definir que turbina utilizar.

Pe*: potencia efectiva de diseño

H*: altura de diseño

El número especifico también determina el tamaño y la cantidad de los alabes

Defina el concepto de presión e indique 3 posibles unidades de medida en sistema internacional.

La presión es la fuerza que ejerce un fluido o un sólido sobre una superficie determinada.

Atm atmosfera Pa pascal bar

Que curvas se interceptan para obtener teóricamente el punto de funcionamiento de una bomba.

Explique las pérdidas de energía de tipo hidráulicas

Las perdidas mecánicas son todas las perdidas debido al roce mecánico entre los elementos de la bomba y las hidráulicas son todas aquellas asociadas a la perdida de presión, viscosidad asociada al fluido que transporta la bomba (variables hidráulicas).

Si se tiene una turbina de Pelton A con un numero de revoluciones especificas , y una turbina de Pelton B con . Cual tiene más cucharas (A o B), cual trabaja con mayor caudal (A o B), y cual trabaja con mayores saltos (A o B).

B trabaja con mayor caudal

A trabaja con mayores saltos

Indique 3 diferencias entre una turbina de Pelton y una del tipo Kaplan.

– Turbina de Kaplan: son turbinas axiales, que tienen la particularidad de poder variar el ángulo de sus palas durante su funcionamiento. Están diseñadas para trabajar con saltos de agua pequeños y con grandes caudales. (Turbina de reacción)

– Turbina de pelton: Son turbinas de flujo transversal, y de admisión parcial. Directamente de la evolución de los antiguos molinos de agua, y en vez de contar con álabes o palas se dice que tiene cucharas. Están diseñadas para trabajar con saltos de agua muy grandes, pero con caudales pequeños. (Turbina de acción)

– Turbina Francis: Son turbinas de flujo mixto y de reacción. Existen algunos diseños complejos que son capaces de variar el ángulo de sus álabes durante su funcionamiento. Están diseñadas para trabajar con saltos de agua medios y caudal medios.

Puede estar propensa a la cavitación una turbina del tipo Francis, ¿por qué?

Si puede cavitar debido a una baja presión que se produce dentro de las aspas de la turbina. El agua a baja presión tiende a “hervir” y golpea en estado de vapor las hélices de la turbina

Haga un esquema de perfil de velocidades que realmente se produce en el perfil de un ducto

Tiene un perfil paralelice, en el centro del ducto tiene su velocidad máxima mientras que en los extremos la velocidad es nula debido al roce.

De que parámetros adimensionales depende el factor de fricción

El cálculo del factor de fricción y la influencia de dos parámetros (número de Reynolds, Re y rugosidad relativa, εr)

Actualmente, Colbun se adjudicó el parque eólico más grande de Sudamérica, el cual estima que tendrá una potencia instalada de 600 MK aprox. Dicho esto, describa un breve FODA de la energía eólica en chile.

– No entrega estabilidad eléctrica al sistema.

– Mantener y/o reparar las turbinas es complicado, ya que se necesitan grúas y personal altamente capacitado.

– Otro problema es el factor estocástico ya que el viento es altamente variable o que ocasiona distintas potencias generadas en determinados periodos de tiempo.

– Otro problema que se ocasiona es con el espacio ya que el fluido al chocar con las aspas de la turbina ocasiona turbulencia lo que obliga a alejar una turbina de otra.

– Una ventaja importante es que la generación de electricidad es gracias al viento, el cual es una energía limpia e ilimitada.

– Chile en el sur posee regiones con grandes cantidades de masas de vientos, convirtiéndolo en un país muy atractivo para la generación eólica.