STAF TALLER Nº 1 (2015-1) HIDRAULICA DE TUBERIAS (LA SOLUCION DE LOS EJERCICIOS PROPUESTOS TIENE COMO OBJETIVO UN MEJOR DESEMPEÑO EN LOS PARCIALES A RECOLVER DURANTE EL CURSO, POR LO TANTO LA COPIA EXACTA DE LA SOLUCION EXPUESTA EN LOS SOLUCIONARIOS NO ES RECOMENDABLE) FECHA DE ENTREGA: DÍA DEL PARCIAL 1. Determinar el valor de la altura H, para que circule un caudal de 60 L/s, en una tubería de 15 cm de diámetro y de 0.015 cm de rugosidad absoluta del sistema que se muestra en la figura 1, si la viscosidad cinemática es igual a 1 × 1 0−6/. Además las cargas totales y las cargas piezometricas en los puntos señalados con números.
2. Calcúlese el valor de H requerido para mantener el flujo si la tubería extrae 30m de carga. La tubería 1 tiene 10 cm de diámetro y la tubería 2 tiene 15 cm de diámetro. Úsese la formula de Hazen Williams con C=120 para el cálculo de las perdidas. Grafíquese también las rasantes piezométricas piezométricas y de energía. El caudal es de 35 L/S.
STAF TALLER Nº 1 (2015-1) HIDRAULICA DE TUBERIAS
3. Del sistema serie mostrado en la fig. determine el caudal = 0.005; = 2; = 1000 = 0.001; = 3; = 800 = 0.5; = 0.31; = 1.0 = 20; = 1 ∗ 10− /
STAF TALLER Nº 1 (2015-1) HIDRAULICA DE TUBERIAS
3. Del sistema serie mostrado en la fig. determine el caudal = 0.005; = 2; = 1000 = 0.001; = 3; = 800 = 0.5; = 0.31; = 1.0 = 20; = 1 ∗ 10− /
4. En la figura anterior del sistema en serie, calcúlese el caudal si la carga disponible es de 6.10m y los coeficientes de pérdidas locales son = 0.5, = 1. Se obtienen las siguientes características: = 300; = 20; = 95; = 200; = 15; = 100.
5.
Si en la figura las características geométricas de la tubería son
= 50, = 10, = 100, =
15, = 75, = 5 y ε=0.012 cm (para todas las tuberías) determine los caudales en cada
ramal y el caudal original para una pérdida de fricción de 5m de agua (viscosidad cinemática es 1*10−6 /.
STAF TALLER Nº 1 (2015-1) HIDRAULICA DE TUBERIAS
6. Calcúlese el diámetro de una tubería equivalente al sistema mostrado en la figura 8 de modo que tenga 200m de longitud. Determínese las perdidas por fricción y las descargas en cada tubería. Todas las tuberías tienen una rugosidad absoluta de 0.00012cm. Las características geométricas son = 200, = 5, = 150, = 7.5 utilicese una viscosidad cinemática de 1 ∗ 1 0−6 / y un caudal de 15 l/s
STAF TALLER Nº 1 (2015-1) HIDRAULICA DE TUBERIAS
6. Calcúlese el diámetro de una tubería equivalente al sistema mostrado en la figura 8 de modo que tenga 200m de longitud. Determínese las perdidas por fricción y las descargas en cada tubería. Todas las tuberías tienen una rugosidad absoluta de 0.00012cm. Las características geométricas son = 200, = 5, = 150, = 7.5 utilicese una viscosidad cinemática de 1 ∗ 1 0−6 / y un caudal de 15 l/s
7. A través de 200m de una tubería horizontal de hormigón circula un aceite SAE-10 a 20° C (γ = 8.52kN/m3, ρ = 860kg/m3, µ = 8.14*10-2Nseg/m2). ¿Cuál será el tamaño de la tubería si el caudal es de 0.0162m3/s y la caída de presión debida al rozamiento es de25.46kpa? 8. Una tubería vitrificada de 400mm de diámetro tiene una longitud de 200m. Determinar mediante la ecuación de Hazen-Williams, la capacidad de descarga de la tubería si la pérdida de carga es de 3.54m a) Gráficamente b) Por el diagrama. 9. ¿Qué diámetro de tubería será necesario utilizar para transportar 0.025 m 3/s de aceite pesado a 16° C si la pérdida de carga de que se dispone en 200m de longitud de tubería horizontal es de 5.5m? sabiendo que la viscosidad cinemática del aceite es ν=2.05*10-4 m2/s y la densidad relativa es de 0.912. 10. En una línea de conducción se ha instalado un codo de 90°, de 500mm de diámetro. La tubería conduce un caudal de 400 l/seg. El codo se encuentra localizado a 2.3km aguas debajo de un tanque que tiene una carga piezométrica de 25m. El coeficiente de capacidad hidráulica de la tubería es C = 140. Determinar la fuerza resultante producida por la presión del agua en el codo para ser absorbida por medio de un anclaje.
STAF TALLER Nº 1 (2015-1) HIDRAULICA DE TUBERIAS
11. Con relación a la figura 1, es necesario un caudal en el punto de descarga (B) de 400l/s (Qmaxd = 400 l/s) a una presión de 3.5kg/cm2 (35 metros de columna de agua). Efectúese el cálculo hidráulico utilizando la ecuación de manning, de la línea de aducción que tiene una longitud de 205 m asumiendo que las pérdidas locales son un 15% de las de fricción. Nota: La línea de conducción no termina en B, pero ahí se presentará una derivación y por esta razón se requiere la carga indicada en ese punto.
STAF TALLER Nº 1 (2015-1) HIDRAULICA DE TUBERIAS
11. Con relación a la figura 1, es necesario un caudal en el punto de descarga (B) de 400l/s (Qmaxd = 400 l/s) a una presión de 3.5kg/cm2 (35 metros de columna de agua). Efectúese el cálculo hidráulico utilizando la ecuación de manning, de la línea de aducción que tiene una longitud de 205 m asumiendo que las pérdidas locales son un 15% de las de fricción. Nota: La línea de conducción no termina en B, pero ahí se presentará una derivación y por esta razón se requiere la carga indicada en ese punto.
12. En una planta de tratamiento de agua para consumo es necesario diseñar una tubería corta que conecta el tanque floculador con el tanque sedimentador. La diferencia de cabeza entre estos dos tanques es de 1,2 m y el caudal es de 137 l/s. La longitud total de la tubería es de 3,2 m y su coeficiente global de perdidas menores es de 2,8 ¿Cuál es el diámetro en hierro galvanizado (Ks = 0,15 mm) que debe colocarse?
STAF TALLER Nº 1 (2015-1) HIDRAULICA DE TUBERIAS
13. Por la red de la tubería circula agua; Q = 1500 l/min. Las tuberías de 600 y 400 mm son de cemento alisado (k´= 0,5 mm) y las tuberías de 300 y 450 mm de fundición (k´´ = 1,2 mm). En todas las tuberías las pérdidas de carga es proporcional al cuadrado de la velocidad (régimen declaradamente turbulento). La presión en A es 5 bar; d1 = 300 mm; d2 = 400 mm; d3 = 450 mm y d4 = 600 mm. Calcular los caudales que circulan por las diferentes ramas y la presión en B.
STAF TALLER Nº 1 (2015-1) HIDRAULICA DE TUBERIAS
13. Por la red de la tubería circula agua; Q = 1500 l/min. Las tuberías de 600 y 400 mm son de cemento alisado (k´= 0,5 mm) y las tuberías de 300 y 450 mm de fundición (k´´ = 1,2 mm). En todas las tuberías las pérdidas de carga es proporcional al cuadrado de la velocidad (régimen declaradamente turbulento). La presión en A es 5 bar; d1 = 300 mm; d2 = 400 mm; d3 = 450 mm y d4 = 600 mm. Calcular los caudales que circulan por las diferentes ramas y la presión en B.
14. Todas las tuberías de la figura son de fundición. El caudal total de agua (v = 1,308 x 10(-6) m2/s) es de 500 l/s. Se despreciarán las pérdidas secundarias. Calcular: a. La
pérdida de carga entre los puntos 1 y 4 y el caudal que pasa por cada tubería.
b. Manteniendo
la misma pérdida de carga entre 2 y 3, el tanto por ciento de aumento en la
capacidad del sistema que se obtendría añadiendo en paralelo otra tubería de 300 mm y 800 m de longitud entre los puntos 2 y 3. c. el
diámetro de una sola tubería entre los puntos 2 y 3 que, reemplazando a las tres tuberías de la
figura, mantuviera el mismo caudal con la misma pérdida de carga entre los puntos 2 y 3, siendo la longitud de la tubería única de 800 m y el material fundición.
