Taller 1 2015fenomenos Final

7/25/2019 Taller 1 2015fenomenos Final

1/9

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDERFACULTAD DE INGENIERIAS FISICO-QUIMICAS

TALLER DE FENOMENOS DE TRANSPORTE DE HIDROCARBUROSESCUELA DE INGENIERIA DE PETROLEOS

BUCARAMANGA-2015

ING. ADOLFO POLO RODRIGUEZ

INTEGRANTES:KELLY JHOANNA JIMNEZ DE LA OSSA (2142067)

CRISTIAN EDUARDO DAZA VANEGAS (2140098)PAULA MERCEDES PADILLA AZAIN (2132453)

LAURA JULIANA OLAYA CACERES (2132452)

I. SELECCIN MULTIPLE

1. Cul es la ecuacin bsica para fluidos newtonianos?

2. Cmo se clasifican los fluidos no Newtonianos?

a)En dependientes del tiempo, y no dependientes del tiempo.b) En Tixotrpicos y Reopcticos.c) En pseudoplsticos y dilatantes y viscoelsticos.d) En dependientes del tiempo, no dependientes del tiempo y viscoelsticos.

3. Para calcular el caudal que puede circular por una vlvula en funcin de cada de presin, se

hace uso de:a)

K = factor de resistenciab) Cv = Coeficiente de capacidadc)

Le/D = Longitud equivalented)

f = Factor de friccin de Moody

4. El comportamiento reolgico de los fluidos pseudoplsticos se puede representar por medio delsiguiente modelo matemtico:

a) Modelo de Plstico de Binghanb) Modelo de Cassonc)

Modelo de Ley de Potencia

d)

Modelo de Herschel-Bulkley

5. El comportamiento reolgico de los fluidos dilatantes se puede representar por medio delsiguiente modelo matemtico:

a.

Modelo de Plstico de Binghanb.

Modelo de Cassonc.

Modelo de Ley de Potenciad.

Modelo de Herschel-Bulkley

dx

dva

y

yx ) dy

dvb xyx )

dy

dvc xyx )

dy

dvd xxy )


2/9

6.Cuando se tiene un flujo de fluidos en una tubera circular, qu se requiere para el clculo delnmero de Reynolds

a) Densidad de tubera, viscosidad de fluido y dimetro de tubera.b) Caudal, viscosidad de fluido y dimetro de tubera.

c) Caudal, viscosidad de fluido y dimetro de rea mojada de tuberad) Caudal, viscosidad de fluido, densidad de fluido y dimetro de tubera.

7Cules son los rangos para el rgimen de flujo?a) Laminar y Turbulento.b) Parcialmente turbulento y totalmente turbulento.c) Laminar, transicin y turbulento.d) Laminar, transicin y totalmente turbulento.

8. Son unidades de la viscosidad cinematicaa)cpoise - cstokes - g/(cm.s)b)poiselb-m/ft.sc)stokem/s2d) lb-mol/ ft2. scpoisecstoke

9. El Numero de Reynolds se define como una relacin entre:

a)

Las fuerzas viscosas y las fuerzas inercialesb) La fuerzas inerciales y las fuerzas viscosasc)

La fuerzas dinamicas de la masa del fluidos y las fuerzas viscosasd) Las fuerzas dinamicas de la masa del fluido y esfuerzos de deformacin ocasionados por la

viscosidad.10. El flujo en la zona laminar se establece entre:

a)

Re 2000b) 2000 Re 4000c)

2000 Re 4000d)

Re 4000

II. Completar los siguientes enunciados

A. El lodo de perforacin es un fluido que contiene propiedades reolgicas controladas y que espreparado con gran cantidad de aditivos qumicos. Este circula a travs de la sarta de perforacinen forma descendente, sale a travs de la mecha en el fondo del hoyo y vuelve a subir por elespacio anular de nuevo hasta la superficie. Su funcin primordial es la de acarrear los ripios de

perforacin y lograr una adecuada limpieza del hoyo, aunque tambin sirve para un nmero deotras funciones.

B. La reologa es la ciencia que permite conocer la capacidad de un fluido para ejercer susfunciones, as como tambin analizar el comportamiento del mismo durante su uso cuando se esten proceso de perforacin o viaje de tuberas.


3/9

C. El perfil de esfuerzo cortantees la representacin grfica del esfuerzo de cizallamiento frente alesfuerzo de flujo de un lquido en otras palabras la representacin grfica que expresa la relacin

entre el esfuerzo cortante y la tasa de corte de un fluido, en donde la pendiente de la curvarepresenta la viscosidad de dicha sustancia en estudio.

D. La resistencia de gel (fuerza gel) representa la capacidad de un fluido de perforacin dedesarrollar con el tiempo una resistencia gel, es decir adquirir una consistencia gelatinosa cuandoest en reposo, pero que al agitarse pueda regresar nuevamente a su estado original.

E. La densidad se define como el peso en una unidad especfica de volumen la cual escomnmente expresada en libras por galn (ppg) o libras por pie cbico (pcf). Un adecuadocontrol de esta propiedad es sumamente importante durante la perforacin el fluido deperforacin.

F. La viscosidad representa la resistencia de un fluido a fluir cuando sobre l se aplica un esfuerzo.Su importancia radica en que puede ser un medidor de lubricidad para evitar el roce excesivoentre la sarta de perforacin y las paredes del hoyo, as como tambin el roce generado por lamecha.

G. La viscosidad cinemtica es la resistencia del fluido a fluir, generado por la friccin mecnicaentre las partculas suspendidas y por la viscosidad de la fase fluida. Su importancia radica enpoder conocer y controlar el contenido de slidos en el lodo, as como tambin generar un buenacarreo de ripios desde la formacin hacia la superficie.

H. Los fluidos newtonianos son aquellos cuyo comportamiento reolgico presenta un esfuerzo de

corte directamente proporcional a la tasa de corte. Los mismos comienzan a desplazarse cuandose les induce cierta presin. No tienen capacidad de suspensin ni contenido de slidos, nopresenta fuerza gel y su viscosidad tiende a disminuir con aumento de la temperatura.

I. Los fluidos no newtonianosson aquellos cuya viscosidad varia con la tasa de corte y dependendel movimiento del fluido el cual puede ser tapn, laminar o turbulento. Su comportamiento esmucho ms complejo que los fluido Newtonianos, y el mismo puede depender o no del tiempo.

J. Los fluidos pseudoplsticosson fluidos No Newtonianos, los cuales requieren de una presinmayor que cero para comenzar a desplazarse. Se caracterizan por presentar una disminucin de laviscosidad aparente cuando aumenta la tasa de corte hasta un punto donde la velocidad se hace

constante. Adems, cabe destacar que los mismos presentan un punto cedente igual a cero.

k. Los fluidos dilatantespresentan en su composicin una alta concentracin de slidos dispersos,su viscosidad aparente aumenta al aumentar la tasa de corte. Su punto cedente es igual a cero ytambin esta descrita por la ley de potencia.


4/9

III.Una Varilla metlica cae verticalmente en rgimen estacionario con una velocidad (V) en el

seno de un fluido. Dibujar el perfil de velocidad y de esfuerzo cortante en el entorno de la varilla.

Solucin:

Para lograr dibujar el perfil de velocidad y posteriormente, a

travs de ste, el perfil de esfuerzo cortante; debemos

introducirnos al tema sobre fuerzas debidas al rozamiento

entre capas del fluido.

De acuerdo a la ley de Newton, stas fuerzas se obtienen

como el producto del rea de rozamiento entre capas

concntricas (rea lateral del cilindro, en gris en la figura), el

coeficiente de viscosidad () y el gradiente de velocidad (dv/ds).

El rozamiento por la parte exterior (situada en s+ds) de la capa cilndrica viene dada por:

Donde, , es el rea lateral del cilindro de radio s+ds y altura dz. Esta fuerza es


5/9


6/9

Es decir, que en rgimen estacionario tenemos un perfil parablico de velocidades, que es

mxima en el centro de la conduccin (s=0) y nula en las paredes de la misma (s=r). El perfil no es

lineal ya que en este caso el rea a travs de la que se produce el transporte no es constante, sino

que aumenta a medida que nos alejamos del centro de la conduccin.

A partir de esto, tenemos que:

PERFIL DE VELOCIDAD PERFIL DE ESFUERZO CORTANTE

IV. Utilizando un viscosmetro se obtuvieron los siguientes datos para una solucin acuosa

del 8%. La temperatura es de 25C y la densidad relativa de la Solucin es de 1.015Lb/ft3.

570 0.25 10.47

632 0.138 5.23

748 0.065 2.09

824 0.036 1.047

928 0.02 0.52

1056 0.011 0.26

1200 0.005 0.1

1280 0.0026 0.05


7/9

De acuerdo a los anteriores datos:

a.

Indicar el tipo de fluido al que corresponde la solucin y el modelo matemtico que

explica su comportamiento.

b.

Construir el Reograma.

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0 2 4 6 8 10 12

/

( /^ ) vs / (^() )

La solucin se comporta como un fluido NO NEWTONIANO, por lo tanto el modelomatemtico que lo explica es la ley de la potencia ^n donde t es esfuerzo

cortante y la viscosidad aparente


8/9

V. Un cilindro vertical de dimetro D1, en su interior fluye un fluido en direccin z.Dibuje el perfil de velocidad y de esfuerzo cortante en el interior del cilindro.

VI. Dos placas horizontales, las cuales se mueven en sentidos opuestos. Dibuje el perfil de

velocidad y de esfuerzo cortante en su interior.

Solucin:

PERFIL DE VELOCIDAD: A partir de la descripcin anterior, donde se determina que dos placas

horizontales y paralelas se mueven en sentidos opuestos; el perfil de velocidad para la placa

superior del fluido se ve representada por una media parbola con foco en el eje y, aqu, la

velocidad es mayor en la capa de fluido que est ms adherida a la placa en cuestin, pues el

movimiento de la placa es ms cercano; para el resto de capas de fluido la velocidad disminuirconforme la distancia respecto a la placa superior aumente, pero slo lo har hasta la mitad de la

distancia que separa las dos placas inciales, pues la placa inferior tambin est experimentando el

mismo movimiento, slo que en diferente sentido, igual que en la placa anteriormente descrita, la

velocidad aumentar de abajo hacia arriba hasta llegar al punto medio de distancia, donde el valor

de velocidad ser 0.


9/9

PERFIL DE ESFUERZO CORTANTE: A partir del grfico donde se represent el perfil de velocidad,

podremos determinar el perfil de esfuerzo cortante. ste perfil se ve representado por la grfica:

Vs dv/dx, donde el valor para la pendiente de las rectas dibujadas, representa el grado de

viscosidad del fluido.

Para el perfil de esfuerzo cortante, el punto medio de la distancia que separa las dos placas

horizontales, representa el mximo valor de densidad de flujo de cantidad de movimiento,

contrario al perfil de velocidad, donde el valor de la velocidad era nulo en ste punto, es decir que

el grado de esfuerzo cortante actuar de forma contraria a cmo acta la velocidad en el anterior

perfil, posteriormente tenemos que el perfil de esfuerzo cortante se representa del siguiente

modo:

VII. Dos tubos concntricos dispuesto de manera horizontal, de dimetros D1 > D2. Atravs del espacio libre que se presenta entre los dos un lquido fluye, en direccin z.Dibuje el perfil de velocidad del fluido vz( r) en estado estacionario y rgimen laminar,cuando el cilindro interior se mueve en la direccin z y en el mismo sentido, con unavelocidad inferior a la del fluido.

Taller 1 2015fenomenos Final

Documents

Transcript of Taller 1 2015fenomenos Final