UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA UNI- NORTE - SEDE REGIONAL ESTELÍ CARRERA DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL PLAN DE ESTUDIO 2005 PROGRAMA DE ASIGNATURA

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1 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA UNI- NORTE - SEDE REGIONAL ESTELÍ CARRERA DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL PLAN DE ESTUDIO 2005 PROGRAMA DE ASIGNATURA MECÁNICA DE FLUIDOS EN LA AGROINDUSTRIA CÓDIGO: IA/21 ELABORADO POR: REVISADO POR: Ing. Anibal Hernández Msc. Guillermo Guzmán Msc. Ing. Luís Dicovskiy Coordinador de Carrera Agroindustria UNI Norte APROBADO POR: VISTO BUENO: Msc Julio Rito Vargas Aviles Director UNI Norte Arq. Ana Ulmos Vado. Vice-Rectora académica UNI Firma y sello OFICIALIZACIÓN: Ing. Diego Muñoz Latino Secretario General UNI. Estelí, Nicaragua 05/07/2006

2 I NFORMACION GENERAL 1.1 Carrera : Ingeniería Agroindustrial 1.2 Plan de Estudio : Código de Estudio : IA/ Disciplina : Física 1.5 Nombre de la Asignatura : Mecánica de Fluidos en la Agroindustria 1.6 Código de la Asignatura : I/A Tipo de Asignatura : Básica Específica 1.8 Año Académico y Semestre en que se impartirá. : Segundo Año, 4to. Semestre 1.9 Total de horas semanales y semestrales TOTAL DE HORAS SEMANALES SEMESTRALES Créditos : Asignatura pre-requisitos : Física I 1.12 Precedencia : Balance de Materia y Energía -Termodinámica 1.13 Asignatura común a varias carreras y/o modalidades : Elaborado por: Ing. Aníbal Hernández y Guillermo Guzmán. 2

3 II INTRODUCCION En la Agroindustria se mueven anualmente millones de metros cúbicos de líquidos de todas las clases y categorías, transportados por tuberías, con el fin de realizar múltiples procesos y abastecimientos a la industria dedicada a la transformación de los materiales primarios agropecuarios. El estudio y conocimiento de los fundamentos y elementos operativos para la correcta operación de este mencionado transporte, así como los cálculos correspondientes para realizar los estimados, tanto en magnitudes físicas, como en expresiones matemáticas. Los estudiantes se deberán familiarizar con una serie de términos y conceptos básicos, así como de leyes y axiomas, para la correcta resolución de los problemas que se plantean en una línea de producción, cuando se intenta movilizar los distintos líquidos propios de la agroindustria, leche, jugo de naranja, vino, y otros El éxito de la correcta formación del estudiante en el área de la mecánica de fluidos, consiste en la correcta dosificación de la parte teórica y la practica ligada a ejemplos cotidianos. Demás esta decir, que la presente asignatura es piedra angular en los conocimientos ingenieriles del futuro profesional de la Agroindustria Elaborado por: Ing. Aníbal Hernández y Guillermo Guzmán. 3

4 III OBJETIVOS GENERALES Y PARTICULARES DE LA ASIGNATURA 3.1 Objetivo General Es objetivo de esta asignatura, proporcionar a los estudiantes los conocimientos y herramientas correctos para el entendimiento e interpretación de los procesos fenomenológicos en el transporte y movilización de fluidos, así como los mecanismos de resolución de los principales problemas que plantea la practica diaria en la industria de agro transformación. 3.2 Objetivos Particulares UNIDAD I: Fundamentos de mecánica de Fluidos en la Agroindustria a) Conocer los conceptos básicos de la mecánica de fluido con énfasis en su aplicación agroindustrial. b) Familiarizarse con los conceptos característicos de los fluidos como presión, peso especifico, gravedad, viscosidad y parámetros relacionados. c) Interpretar la correlación de fenómenos de transporte y el comportamiento de los fluidos en la agroindustria. UNIDAD II: Dinámica de carga en tuberías a) Conocer los distintos comportamientos de los fluidos en las tuberías b) Conocer el manejo de los diagramas de Moody, ecuación de Darcy para los principales cálculos dinámicos en tuberías. c) Conocer el mecanismo de calculo para calcular las distintas perdidas que se provocan en tuberías de las plantas agroindustriales. Elaborado por: Ing. Aníbal Hernández y Guillermo Guzmán. 4

5 UNIDAD III: Instrumentación en equipos de procesos de la Agroindustrias a) Obtener una perspectiva del uso de la instrumentación en el control de proceso de las principales operaciones de la agroindustria. b) Conocer y familiarizarse con los principales medidores de fluidos que se utilizan en el control de procesos y sus distintas aplicaciones en la presión, volumétricos, Ventura etc. UNIDAD IV: Movimiento de fluidos incompresibles a) Conocer el principio de acción de una bomba y su aplicación como medio de propulsión a medios incompresibles. c) Conocer, calcular y dimensionar bombas para los diversos usos y aplicaciones en la agroindustria. d) Conocer y familiarizarse con el uso de los diversos herrajes, válvulas y tuberías asociadas a las distintas bombas aplicadas en los procesos agroindustriales. Unidad V. Equipos impulsores de fluidos compresibles a) Conocer el principio de acción de compresores y ventiladores y su aplicación como elementos de propulsión a medios compresibles como los gases. b) Conocer, calcular y dimensionar compresores y ventiladores para los diversos usos y aplicaciones en la agroindustria. c) Conocer y familiarizarse con el uso de los diversos herrajes, válvulas y tuberías así como el manejo de curvas de rendimiento asociadas a los distintos Compresores y ventiladores aplicadas en las plantas agroindustriales. Elaborado por: Ing. Aníbal Hernández y Guillermo Guzmán. 5

6 V. DESCRIPCIÓN DE LOS CONTENIDOS POR UNIDADES UNIDAD I: Fundamentos de mecánica de Fluidos en la Agroindustria 1.1 Introducción e historia de la mecánica de fluidos Definición de fluido y esfuerzo cortante Clasificación de los fluidos Áreas de aplicación de la mecánica de fluidos Propiedades de los fluidos: viscosidad, presión, densidad, peso específico y gravedad específica Fluidos Newtonianos y no Newtonianos, Variación de la viscosidad con la temperatura, índice de viscosidad y medición de la viscosidad. Problemas de Aplicación. 1.2 Almacenamiento de líquidos y gases. 1.3 Aplicaciones de la ecuación de continuidad(balance de masa) Correlación de la ecuación de Bernoulli y aplicaciones Balance de energía general total Líneas de cargas piezométricas y cargas totales. UNIDAD II: Dinámica de carga en tuberías 2.1 Tuberías (Definición, tipos, diámetro interno, diámetro externo y diámetro nominal) 2.2 Materiales de construcción de las tuberías 2.3 Pérdidas de carga en tuberías circulares debido a la fricción Análisis dimensional del flujo en conductores (ecuación de Darcy) Determinación del factor de fricción para flujo laminar y turbulento Diagrama de Moody. 2.4 Accesorios y tuberías. 2.5 Juntas y válvulas para tuberías. 2.6 Pérdidas debido a accesorios en la tubería Pérdidas en conductores de sección transversal no circular. 2.7 Problemas con combinaciones de tuberías. UNIDAD III: Instrumentación en equipos de procesos de la Agroindustrias 3.1 Estática de los fluidos. Presión en un punto. Ley de Pascal. Variación de la Presión en un fluido estático. Estudio de la presión manométrica y absoluta. Relación entre presión y elevación. 3.2 Medidores de presión. 3.3 Medidores de carga variable ( tubo de Pitot, diafragma, Venturímetro) 3.4 Medidor de área variable. 3.5 Otros métodos para medir el flujo. Medición de Flujo en conducto abierto: vertederos. 3.5 Columnas barométricas 3.6 Instrumentos de medida industrial: caudalímetro, manómetros, termómetros, pirómetros. Elaborado por: Ing. Aníbal Hernández y Guillermo Guzmán. 6

7 UNIDAD IV: Movimiento de fluidos incompresibles 4.1 Definición de fluidos incompresibles 4.2 Definición y clasificación de las bombas. 4.3 Características generales de las bombas. 4.4 Carga de una bomba. 4.5 Capacidad de una bomba 4.6 Bombas centrífugas Curvas características Criterios de selección de bombas Cavitación 4.7 Bombas de desplazamiento positivo Bombas de fluidos viscosos en los ingenios azucareros Curvas de descargas (bombas de acción directa y de potencia) Bambas rotatorias Curvas características Curvas de descargas Curvas de selección. 4.8 Bombas de efectos especiales. 4.9 Golpe de ariete. Unidad V. Equipos impulsores de fluidos compresibles 5.1 Compresores y ventiladores. 5.2 Ventiladores en la agroindustria Ecuaciones y cálculos básicos Curvas características. 5.3 Compresores en la agroindustria Ecuaciones y cálculos básicos. 5.4 Clasificación Condiciones de funcionamiento Carga y caballaje del compresor Selección Control de oscilaciones en compresores en centrífugos Evaluación de compresores centrífugos Uso de curvas de rendimiento para evaluar el comportamiento de los compresores centrífugos. Elaborado por: Ing. Aníbal Hernández y Guillermo Guzmán. 7

8 VII BIBLIOGRAFIA UNIDAD I: Fundamentos de mecánica de Fluidos en la Agroindustria Lugar Textos Autor Título Año Edic, Pub. Adison- P. Gerhart, R. Fundamentos Básic Wesley Gross y J. de Mecánica de 2ª Edición Mexico os Iberoam Hochstein. Fluidos ericana N o pág. Todo Comp letentarios R. C.Binder Mecánica de fluidos 1997 Sexta edición M;exico Ed. Trillas. todo pág. todo Sec , Cap. 7 UNIDAD II: Dinámica de carga en tuberías Textos Autor Título Año Edic, Lugar Pub. Technische Básic Stromungslehre Bohl Willi os (Mecanica de 1971 Alemania fluidos) Principios Básicos y 1997 Básic David M. Cálculos en Sexta os Himmelblau Ingeniería edición México Química 2004 Comp Principios de los O.A. Hougen & Segunda letentarios Químicos Procesos K.M. Watson Edición en español España Vogel Buchverla g Wurzburg Prentice Hall Hispanoa mericana, S.A. Reverté, S.A. N o Elaborado por: Ing. Aníbal Hernández y Guillermo Guzmán. 8

9 N o pág. Sec 5.3 Cap. 8 UNIDAD IV: Movimiento de fluidos incompresibles Lugar Textos Autor Título Año Edic, Pub Básic Mecánica de Ed. R. C.Binder Sexta México os fluidos Trillas.. edición pág. Sec Cap. 6 y Comp Principios de los O.A. Hougen & Segunda letentarios Químicos S.A. Procesos España Reverté, K.M. Watson Edición en español N o UNIDAD III: Instrumentación en equipos de procesos de la Agroindustrias Lugar Textos Autor Título Año Edic, Pub Básic Mecánica de Ed. R. C.Binder Sexta México os fluidos Trillas.. edición 2004 Comp Principios de los O.A. Hougen & Segunda letentarios Químicos S.A. Procesos España Reverté, K.M. Watson Edición en español LA RED LA RED %EDmica.ppt Elaborado por: Ing. Aníbal Hernández y Guillermo Guzmán. 9

10 Unidad V. Equipos impulsores de fluidos compresibles Lugar Textos Autor Título Año Edic, Pub. Prentice N o pág. Básic os Robert Mott Mecánica de Fluidos Aplicada 1999 Segunda edición México Hall Hispanoa mericana, Sec S.A. Richard W. Greene Compresores : selección uso y mantenimiento 2004 Segunda Edición en español España Compl etentarios Mc Graw- Hill Cap. 1 al 5 LA RED LA RED m globaledmica.ppt Elaborado por: Ing. Aníbal Hernández y Guillermo Guzmán. 10