Examen Fenomeno Unidad i y II
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Definición de fluido: Es una sustancia que se deforma continuamente, cuando se
le aplica una fuerza tangencial por muy pequeña que ésta sea.
Propiedad de los fluidos:
Peso específico: Es el peso de una sustancia por unidad de volumen
Densidad. Se define como la masa por unidad de volumen
Densidad relativa .En ese caso se llama densidad relativa o gravedad específica y
es definida como la relación entre la densidad de una sustancia y la de una
sustancia estándar a una temperatura específica.
Viscosidad: es la oposición de un fluido a las deformaciones tangenciales. Un
fluido que no tiene viscosidad se llama fluido ideal.
Presión de vapor. La presión de vapor es la presión de un sistema cuando el
sólido o líquido se hallan en equilibrio con su vapor. Los vapores y los gases,
tienden a ocupar el mayor volumen posible y ejercen así sobre las paredes de los
recintos que los contienen, una presión también llamada, fuerza elástica o tensión.
Tensión superficial. La tensión superficial se define en general como la fuerza que
hace la superficie dividida por la longitud del borde de esa superficie.
Capilaridad: La capilaridad es una propiedad de los líquidos que depende de su
tensión superficial (la cual, a su vez, depende de la cohesión o fuerza
intermolecular del líquido), que le confiere la capacidad de subir o bajar por un
tubo capilar.
Correlación grafica Uyehara Watson: La Viscosidad de un fluido puro es función
de la temperatura y presión. Cuando se carece de datos experimentales, la
viscosidad puede estimarse por métodos empíricos, utilizando otros datos de la
sustancia en cuestión, tales como los parámetros de presión, temperatura y peso
molecular. El método de Uyehara-Watson, ofrece una correlación para aproximar
el valor de la viscosidad.
Torres de perforación: son utilizadas para realizar perforaciones de entre 800 y
6000 metros de profundidad en el subsuelo, tanto
de pozos de gas, agua o petróleo, así como sondeos de exploración para analizar
la geología y buscar nuevos yacimientos.
Equipos de la torre de perforación: Tanque de lodo o pileta, Temblorinas o
Zarandas, Línea de succión de la bomba de lodo, Bomba de lodo, Motor.
Manguera de la bomba, Carrete del aparejo, Línea vertical, Manguera de lodo
«cuello de ganso», Aparejo, Cable del aparejo, Bloque corona, Estructura.
Para perforar el pozo: La broca de perforación o trépano, empujada por el peso
de la sarta y las bridas sobre ella, presiona contra el suelo.
Se bombea lodo de perforación («mud») dentro del caño de perforación, que
retorna por el exterior del mismo, permitiendo la refrigeración y lubricación de la
broca.
Se hace girar el trepano, ya sea mediante el giro de la sarta de perforación o
mediante un motor de fondo o ambos a la vez.
El lodo de perforación ayuda a elevar la roca molida a la superficie. El lodo en
superficie es filtrado de impurezas y escombros para ser rebombeado al pozo.
La línea o sarta de perforación se alarga gradualmente incorporando
aproximadamente cada 10 metros un nuevo tramo de caño en la superficie.
Destilación Atmosférica del Crudo: Los productos obtenidos por la parte
superior o cabeza son gases y nafta. El gas es comprimido y enviado a unidades
de concentración de gases. La Nafta es fraccionada nuevamente para obtener dos
cortes. La nafta liviana que se envía a isomerización o a tanque como carga
petroquímica y nafta pesada que es enviada a las unidades de Hidrotratamiento
donde se eliminan los contaminantes, venenos, de los catalizadores de
Platforming. El primer corte lateral es el kerosene, el cual se envía a tanque.
Previamente intercambia calor con crudo y es enfriado a temperatura de
almacenaje mediante Aero enfriadores y enfriadores con agua. El segundo corte
lateral es el gas oíl liviano, el cual es tratado en forma semejante al kerosene. El
tercer y último corte lateral es el gas oíl pesado de Topping, el cual es enviado
como carga a las unidades de lsomax o Catalítico Fluido. El producto de fondo es
el residuo que no se vaporizo en el horno, ya que sería necesario elevar la
temperatura por sobre el umbral de crakeo o descomposición térmica de los
hidrocarburos de alto peso molecular. Por tal motivo esta corriente es enviada a la
unidad de Vacío.
LÍNEA DE CORRIENTE: son curvas imaginarias dibujadas a través de un fluido
en movimiento y que indican la dirección de este en los diversos puntos del flujo
fluido.
TIPOS DE GASES
EL GAS NATURAL: El Gas Natural (GN) es un gas combustible que se encuentra
en la naturaleza en reservas subterráneas en rocas porosas Consiste en una
mezcla de hidrocarburos, principalmente metano, y otros más pesados. El gas
natural constituye la tercera fuente de energía, después del petróleo y el carbón.
Gas pobre o Gas seco.Este es un gas natural del cual se han separado el GLP
(gases licuados del petróleo) y la gasolina natural. El gas seco, está constituido
fundamentalmente de metano y etano. Por lo general se inyecta a los yacimientos,
o se usa en la generación de hidrógeno (H2). La composición fundamental alcanza
valores de un 85-90% en metano, debido a su composición se puede utilizar
directamente como Combustible, para lo cual es necesario mantener una presión
de yacimiento, parámetro que varíen de acuerdo a la localización del gas en el
subsuelo.
Gas Rico o Gas Húmedo. Este es un gas del cual se pueden obtener una riqueza
líquida de hasta 3 GPM (galones por mil pies cúbicos normales de gas) No existe
ninguna relación con el contenido de vapor de agua que pueda contener el gas.
En los yacimientos de gas húmedo existe mayor porcentaje de componentes
intermedios y pesados que en los yacimientos de gas seco.
GAS AMARGO: Contiene derivados del azufre (ácido sulfhídrico, mercaptanos,
sulfuros y disulfuros).
GAS DULCE: Libre de derivados del azufre, se obtiene generalmente al endulzar
el gas amargo utilizando solventes químicos o físicos, o adsorbentes. El
endulzamiento del gas se hace con el fin de eliminar el H2S y el CO2 del gas
natural. Como se sabe el H2S y el CO2 son gases que pueden estar presentes en
el gas natural y pueden en algunos casos, especialmente el H2S, ocasionar
problemas en el manejo y procesamiento del gas; por esto hay que eliminarlos
para llevar el contenido de estos gases ácidos a los niveles exigidos por los
consumidores del gas. El H2S y el CO2 se conocen como gases ácidos, porque
en presencia de agua forman ácidos, y un gas natural que posea estos
contaminantes se conoce como gas agrio.
GAS RADON: El radón es un elemento químico perteneciente al grupo de
los gase nobles. En su forma gaseosa es incoloro, inodoro e insípido (en forma
sólida su color es rojizo). En la tabla periódica tiene el número 86 y símbolo Rn. Su
masa media es de 222, lo que implica que por término medio tiene 222-86 = 136
neutrones. Igualmente, en estado neutro le corresponde tener el mismo número de
electrones que de protones, esto es, 86. Es un elemento radiactivo y gaseoso,
encuadrado dentro de los llamados gases nobles.
LAS LETRINAS: La letrina o retrete es un espacio destinado a defecar. La
correcta disposición de las excretas es fundamental para preservar la salud de las
comunidades rurales y urbanas.
TIPOS DE LETRINAS: Letrinas de un solo pozo, Letrinas de doble pozo, Letrinas
Elevadas, Perforadas, Letrinas sobre pilotes, Letrinas Vip de Pozo Ventilado,
Letrinas aboneras ecológicas, Letrinas aboneras ECOSAN con separación de
orina, Letrinas o baños con agua y sifón, Letrinas o bloques sanitarios escolares o
comunitarios.
CAPAS DEL SUBSUELO: Horizonte 0, capa de humus: depósitos de material
vegetal
Horizonte A, capa superficial del suelo: orgánicamente rica, pero algunos
minerales son arrastrados por el agua subterránea.
Horizonte B el subsuelo: es menos orgánico, pero rico en minerales que
descienden de la capa superficial
Horizonte C, la roca madre: se rompe y disgrega en trozos suelto y no contiene
material orgánico.
Horizonte D, el lecho rocoso subyacente: el contenido mineral del suelo procede
de aquí.
Ecuación de la continuidad Red de corriente (significado práctico): Esta
ecuación domina tanto los circuitos de corriente continua como el estudio de los
fluidos en régimen laminar (sin turbulencias). Esto hace que sea posible establecer
una analogía entre electricidad e hidráulica, puesto que ambas están regidas por
la misma ecuación diferencial, la ecuación de continuidad. La expresión de la
ecuación de continuidad es la siguiente:
.
Ecuación del movimiento de Euler: Las ecuaciones de Euler son unas
ecuaciones de conservación: de conservación de la masa; de conservación de la
cantidad de movimiento; de conservación de la energía. t es el tiempo; ρ es la
densidad del fluido (depende del tiempo y del punto del espacio); v es la velocidad
a la que se mueve el fluido (depende del tiempo y del punto del espacio); p es la
presión (depende del tiempo y del punto del espacio); e es la energía interna del
fluido por unidad de masa (depende del tiempo y del punto del espacio), es decir,
su energía total menos su energía cinética.
Ecuación de Bernoulli. La ecuación de Bernoulli es eficaz y útil porque relaciona
los cambios de presión con los cambios en la velocidad y la altura a lo largo de
una línea de corriente. Para poder aplicarse, el flujo debe cumplir con las
siguientes restricciones: a) Flujo estable. b) Flujo incompresible. c) Flujo sin
fricción. d) Flujo a lo largo de una línea de corriente.
A continuación se presentarán relaciones del teorema de Bernoulli con la
vida real.
Chimenea, Pulverizador de insecticida, Pequeños orificios de una ducha,
Atomizador de perfume.
Tubería: La ecuación de Bernoulli también nos dice que si reducimos el área
transversal de una tubería para que aumente la velocidad del fluido, se reducirá la
presión.
Tubo de Venturi: Estos tubos sirven para medir la diferencia de presión entre el
fluido que pasa a baja velocidad por una entrada amplia comparada con el fluido
que pasa por un orificio de menor diámetro a alta velocidad.
Natación: La aplicación dentro de este deporte se ve reflejada directamente
cuando las manos del nadador cortan el agua generando una menor presión y
mayor propulsión.
Carburador de automóvil: En un carburador de automóvil, la presión del aire que
pasa a través del cuerpo del carburador, disminuye cuando pasa por un
estrangulamiento. Al disminuir la presión, la gasolina fluye, se vaporiza y se
mezcla con la corriente de aire.
Un avión se sostiene en el aire: El efecto Bernoulli es también en parte el origen
de la sustentación de los aviones; Las alas de los aviones son diseñadas para que
haya más flujo de aire por arriba, de este modo la velocidad del aire es mayor y la
presión menor arriba del ala; al ser mayor la presión abajo del ala, se genera una
fuerza neta hacia arriba llamada sustentación, la cual permite que un avión se
mantenga en el aire.
Teorema de Reynolds. El teorema de transporte de Reynolds se utiliza para
encontrar la solución de la variación de las propiedades de un fluido restringido a
un volumen de análisis, denominado volumen de control. tanto para flujos
salientes positivos como para flujos entrantes negativos.
Número de Reynolds. El número de Reynolds (Re) es un parámetro
adimensional cuyo valor indica si el flujo sigue un modelo láminar o turbulento. El
número de Reynolds depende de la velocidad del fluido, del diámetro de tubería, o
diámetro equivalente si la conducción no es circular, y de la viscosidad cinemática
o en su defecto densidad y viscosidad dinámica.
Flujo laminar: Se caracteriza porque el movimiento de las partículas del fluido se
produce siguiendo trayectorias bastante regulares, separadas y perfectamente
definidas dando la impresión de que se tratara de láminas o capas más o menos
paralelas entre sí, las cuales se deslizan suavemente unas sobre otras, sin que
exista mezcla macroscópica o intercambio transversal entre ellas.
Flujo turbulento: Este tipo de flujo se presenta con frecuencia en ingeniería. En
este tipo de flujo las partículas del fluido se mueven en trayectorias erráticas, es
decir, en trayectorias muy irregulares sin seguir un orden establecido, ocasionando
transferencia de densidad de flujo de cantidad de movimiento de una porción de
fluido a otra.
Coeficiente de fricción. El coeficiente de rozamiento o coeficiente de fricción
expresa la oposición al deslizamiento que ofrecen las superficies de dos cuerpos
en contacto.
Pérdidas Mayores: se deben al rozamiento en un flujo completamente
desarrollado que pasa a través de segmentos del sistema con área de sección
transversal constante.
Pérdidas Menores: se deben a la presencia de válvulas, bifurcaciones, codos y a
los efectos de rozamiento en aquellos segmentos del sistema cuya área de
sección transversal no es constante.
Medidores de flujo: Los medidores de flujo se emplean en operaciones tan
diversas, como son el control de procesos, balances de energía, distribución,
emisión de contaminantes, metrología legal, indicación de condición y alarma,
transferencia de custodia de fluidos como el petróleo y sus derivados.
Medidores de flujo de tipo presión diferencial:
Placa orificio: Cuando dicha placa se coloca en forma concéntrica dentro de una
tubería, esta provoca que el flujo se contraiga de repente conforme se aproxima al
orificio y después se expande de repente al diámetro total de la tubería. La
corriente que fluye a través del orificio forma una vena contracta y la rápida
velocidad del flujo resulta en una disminución de presión hacia abajo desde el
orificio.
Venturímetro: es un dispositivo que origina una pérdida de presión al pasar por él
un fluido. En esencia, éste es una tubería corta recta, o garganta, entre dos tramos
cónicos.
Tobera o boquilla de flujo: Es una contracción gradual de la corriente de flujo
seguida de una sección cilíndrica recta y corta. Debido a la contracción pareja y
gradual, existe una pérdida muy pequeña.
Tubo pitot: Es utilizado para la medición del caudal, está constituido por dos
tubos que detectan la presión en dos puntos distintos de la tubería. Pueden
montarse por separado o agrupados dentro de un alojamiento, formando un
dispositivo único. Uno de los tubos mide la presión de impacto en un punto de la
vena. El otro mide únicamente la presión estática, generalmente mediante un
orificio practicado en la pared de la conducción. Un tubo de pitot mide dos
presiones simultáneamente, la presión de impacto (pt) y presión estática (ps).