TAREA 1 – HIDRÁULICA TEÓRICA EIC 412 PRIMER SEMESTRE 2017 1) Una tubería de hierro forjado (Longitud=400 [m], Diámetro interno=150 [mm]) lleva un caudal de 50 [lt/s] de agua a 15°C. Compare las pérdidas de carga asociadas a las ecuaciones de Darcy-Weisbach y Hazen-Williams. Considere ν=1,141∙10 -6 [m2/s], rugosidad=0.26 [mm], y un C HW=100.
2) Se tiene una tubería de ½” de diámetro interno, y una longitud de 12,29 [m], entrega agua a una razón de 18,927 [l/min], donde el agua está a 20°C. ¿Qué fracción de la tubería está considerada como región de entrada? Considere ν= 1,01∙10-6[m2/s].
3) Se tiene aceite (Densidad=900[kg/m3], Visc. Cinemática=2∙10-4 [m2/s]) fluyendo hacia arriba por un tubo de 6 [cm] de diámetro interno. Las presiones en los puntos 1 y 2 se indican en la figura. Asumiendo flujo laminar, calcule y/o demuestre: a) que el flujo efectivamente va hacia arriba; b) La pérdida de carga entre los puntos 1 y 2; c) Caudal, Velocidad y el No. De Reynolds; d) ¿Es realmente laminar el flujo?
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4) Utilizando el ábaco de Moody, calcule la pérdida de carga y la variación de presión de una tubería horizontal de 60,96 [m] de largo y un diámetro interno de 15,24 [cm], donde el fluido (agua, densidad=998 [kg/m 3], μ=0,001) avanza a una velocidad media de 1,83[m/s]. Considere una rugosidad de 0,0122 [cm].
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5) Se dispone de una tubería horizontal cerrada a presión para el suministro de agua a un sistema de APR (Agua potable rural), marcando una trayectoria desde la copa de almacenamiento hasta las viviendas, según muestra la siguiente figura:
Figura: Ducto de distribución de agua, desde la copa hasta el inicio de la red de distribución.
Debido a obstáculos insalvables, la tubería principal se dividió en tramos, como muestra la siguiente tabla: Tramo
Material
Longitud [m]
D. Interno [cm]
Rugosidad [cm]
CHW
1 2 3 4 5
Hormigón Acero Hormigón PVC HDPE
200 100 65 25 50
30 25 30 50 30
0,08 0,025 0,12 0,0018 0,0015
80 120 80 140 150
a) Asumiendo que el requerimiento de la localidad exige un caudal promedio de 5 [m 3/s], Calcule la pérdida de carga asociada a toda la trayectoria, así como la variación de presión. (Desprecie las pérdidas singulares) b) La empresa sanitaria tiene planeado actualizar la totalidad de la tubería por una de HDPE. Calcule el diámetro necesario para que la pérdida de carga sea: - La misma que en el caso a) - Un 60% del caso a) CA/jm/EIC-412/1S-2017
Realice ambas preguntas a través de las ecuaciones de Darcy-Weisbach y Hazen-Williams, y compare. Utilice para estos efectos el ábaco de Moody del ejercicio 4, y los CHW entregados con la tabla.
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