MECANICA DE FLUIDOS TALLER Nº 4 (2013-2)
(LA SOLUCION DE LO PROBLEMAS 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) 1.
Halle los grupos adimensionales que caracterizan el flujo de un fluido incompresible a través de un vertedero triangular. Determine la altura h que tendría el líquido diferente al original y para un modelo a escala. Determine asimismo la relación entre el caudal circulante y la viscosidad del fluido entre modelo y prototipo.
2.
Determinar el caudal que circula a través de cada una de la tubería del sistema mostrado en la figura.
RTA: 190 Litros/Seg, 140 Litros/Seg, 50 Litros/Seg
3. Hallar la longitud equivalente, en tubería de 15 cm, dek sistema mostrado.
4. Obtenga la ecuación
= 22
a partir de la ecuación
= (,,,) ,,,). Utilizando el Teorema de pi.
5. Se tienen dos depósitos de grandes dimensiones, separados por una altura de 25 m. La presión relativa en el depósito inferior es de 200.000 Pa, mientras que en el depósito superior se tiene presión atmosférica. Se desea conectar ambos depósitos mediante un conducto de PVC de 400 m de longitud y con la ayuda de una bomba de 25 kW de potencia se pretende trasvasar t rasvasar un caudal de 0,2 m3/s de ag ua del depósito inferior al superior. Halle: a. El diámetro del conducto que se ha de utilizar para cumplir con los requerimientos establecidos. b. Debido a la mala colocación de una brida situada cuatro metros antes de que el tubo llegue al depósito superior, aparece una fuga de agua en este punto. Si se conoce que la pérdida de energía que el agua experimenta al pasar a través de la brida es de Δh = 100 Qb 2, siendo Qb el caudal de agua que se fuga a través de la brida, halle el nuevo caudal que fluye ahora por la instalación. Considere que la brida está a la misma altura que el nivel del líquido en el depósito superior. Se puede despreciar la energía cinética a la salida de la brida.
MECANICA DE FLUIDOS TALLER Nº 4 (2013-2)
6. De la tubería sale un caudal Q=35 ft2/h de aceite (densidad relatva=0.9). ¿Cuál es la viscosidad cinematica del aceite? El flujo, ¿es laminar?
7.
en una capa limite se considera que es función de la velocidad de la corriente exterior U, el espesor de la capa limite u`, la densidad ρ y el gradiente de presiones local dp/dx. Escriba esta relación en forma adimensional usando ( ρ, U, independientes. w
8. Un flujo de aceite con ρ=900 kg/m 3 y v=0.0002 m2 /s circula hacia arriba por el tubo inclinado. La presión y la altura de las secciones 1 y 2 son conocidas, y estas distan 10 m una de otra. Suponiendo flujo laminar estacionario: a. Verifique que el flujo es hacia arriba b. Calcule Hf entre 1 y 2 c. Calcule Q, V, Re,
9. Aplique el teorema de π para dete rminar las pérdidas de energía en una tubería. Realice nuevamente el problema utilizando el método matricial. Conceptos generales del teorema de π o Buckingham. Si se sabe que un proceso físico está gobernado por una relación dimensionalmente homogénea que comprenda a “n” parámetros dimensionales, tales como: X1 = f (X2, X3 ,X4 ,...); donde las X son variables dimensionales, existe una relación equivalente que contiene un número menor (n-k) de parámetros adimensionales tales como:
π: son grupos adimensionales que se constituyen a partir de las X (variables originales) K: es generalmente el número de dimensionales fundamentales retenido en las X (variables originales) K nunca puede ser mayor que dicho número de variables originales.
10. Usted quiere regar su jardín con una manguera de 100 ft, 5/8 in de diámetro y una rugosidad de 0.011 in. ¿Cuál será el caudal si la presión manométrica en la e ntrada es de 60 lbf/in2? Si la manguera no llega a todo el jardín, ¿Cuál es la máxima distancia a la que puede llegar e l agua?
MECANICA DE FLUIDOS TALLER Nº 4 (2013-2)
11. En una planta de procesamiento químico debe llevarse benceno a 50ºC (sg=0.86) al punto B, con una pre sión de 550 kpa. Se instala una bomba en el punto A, 2 1 m por debajo de B, y se conectan los dos puntos por medio de un tubo de plástico de 240 m, con diámetro interior de 50mm. Si el flujo volumétrico es de 110 litros/min, calcule la presión que se requiere en la salida de la bomba.
12. Un flujo de aceite, ρ=900 kg/m3 y v=0.00001 m2/s, circula con un caudal de 0.2 m 3/s a través de un tubo de hierro fundido de 200 mm de diámetro y 500 m de longitud. Determine: a. La pérdida de carga b. La caída de presión si el tubo tiene una pendiente de 10º e n sentido del flujo. 13. Un fluido newtoniano fluye en el huelgo formado por dos placas horizontales. La placa superior se mueve con velocidad uw , la inferior est
en reposo. La presion decrece
linealmente en la direcci´on x.
Suponiendo flujo laminar desarrollado, determinar: 1. La distribucion de velocidades 2. La relacion entre las tensiones de corte para y = 0 e y = H . 3. El caudal si las placas tienen un ancho B . 4. Las tensiones en la pared en forma adimensional. 5. Realizar un esquema de la distrib uci´on de velocidades y de tensiones para uw < 0, uw = 0, uw > 0.
14. Sea un piston de di´ametro D = 10cm y largo L = 10cm con una luz a = 0,1mm que soporta un peso de 10tn. En la parte inferior del cilindro se encuentra un aceite de viscosidad cinem´atica 0,003m 2/s y densidad 900k g /m3. Determinar el caudal que egresa a traves del huelgo considerando flujo estacionario y laminar.
MECANICA DE FLUIDOS TALLER Nº 4 (2013-2)
15.
Se muestra un cojinete de deslizamiento (buje) que consiste en dos secciones de altura constante. Considerando la teor´ıa de lubricacion, calcular:
de huelgo
1. La distribucion de presiones p(x). Considerar que el caudal es el mismo en el punto de transicion x = l1 . 2. La capacidad de carga. 3. La fuerza necesaria para mover la pared inferior.
