X PRÁCTICA DE MECÁNICA MECÁNICA DE FLUIDOS FLUIDOS ECUACION GENERAL DE LA ENERGIA
3.- Para el arreglo de prueba de la bomba de la figura, determine la eficiencia mecánica de esta si la potencia de entrada que se midió fue de 3.85 hp, cuando bombeaba 500 gal/min de aceite ( γ = 56.0 lb/pie 3). Problema Problema Modelos 7.3
I.-Desarrollar los siguientes ejercicios en sus respectivos sistemas de mediciones.
1.- De un depósito grande grande fluye agua a razón de 1.20 pie 3/s por un sistema de tubería, como se muestra en la figura. Calcule la cantidad total de energía que se pierde en el sistema debido a la válvula, codos, entrada de tubería y fricción fricción del fluido. Problema Modelo 7.1
4.- A través del motor de fluido fluido de la figura circula agua a 10 °C, a razón de 115 L/min. La presión de A es de 700 kPa, y en B es de 125 kPa. Se estima que debido a la fricción en la tubería existe una pérdida de energía de 4.0 N.m/N en el agua que fluye, (a) Calcule la potencia que el agua trasmite al motor de fluido, (b) Si la eficiencia mecánica del motor de fluido es de 85%, calcule la potencia de salida. Problema Modelo 7.4
2.- El flujo volumétrico a través de la bomba de la figura es de de 0.014 m 3/s. El fluido que se bombea es aceite con gravedad específica de 0.86. Calcule la energía que trasmite la bomba al aceite por unidad de peso de este fluido en el sistema. Las pérdidas en el sistema son ocasionadas por la válvula de verificación y la fricción, fricción, mientras el fluido circula por la tubería. Se determinó que la magnitud de dichas perdidas es de 1.86 86 N-m/N. Problema Modelo 7.2 5.- Por el tubo de la figura 7.11 fluye agua a 40 °F, hacia abajo. En el punto A la velocidad es de 10 pies/s y la presión es de 60 psig. La pérdida de energía entre los puntos A y B es de 25 lb-pie/lb. Calcule la presión en el punto B. 7.2
Mecánica de Fluidos
Ingeniería de Minas
Semestre 2013-2
Mecánica de Fluidos
Ingeniería de Minas
Semestre 2013-2
6.- En la figura se aprecia un arreglo de prueba para determinar la perdida de energía conforme circula agua a través de una válvula. Calcule la perdida de energía si fluyen 0.10 pie3/s de líquido a 40 °F. Asimismo, calcule el coeficiente de resistencia K si la perdida de energía se expresa como K(v 2 /2g). 7.6
9.- La bomba de la figura transmite aceite hidráulico cuya gravedad específica es de 0.85, a razón de 75 L/min. La presión en A es de —20 kPa, y en B es de 275 kPa; la pérdida de energía en el sistema es 2.5 veces la carga de velocidad en la tubería de descarga. Calcule la potencia que la bomba trasmite al aceite. 7.13
7.- Se emplea una bomba para transferir agua de un tanque abierto hacia otro que tiene aire a 500 kPa sobre el agua, como se ve en la figura. Si se bombea 2250 L/min, calcule la potencia que la bomba trasmite al agua. Suponga que el nivel de la superficie de cada tanque es el mismo. 7.8
10.- La figura muestra el arreglo de un circuito para un sistema hidráulico. La bomba extrae desde un depósito aceite cuya gravedad específica es de 0.90, y lo transmite al cilindro hidráulico. El cilindro tiene un diámetro interno de 5.0 pulg, y el pistón debe recorre 20 pulg en 15 s mientras ejerce una fuerza de 11 000 Ib. Se estima que en la tubería de succión hay perdida de energía de 11.5 lb-pie/lb, y de 35.0 lb-pie/lb en la tubería de descarga. Ambas tuberías son de acero de 3/8 de pulg cédula 80. Calcule lo siguiente:7.22
8.- Una bomba sumergible de pozo profundo envía 745 gal/h de agua por una tubería de 1 pulg cédula 40, cuando opera en el sistema de la figura. En el sistema de tubería existe una pérdida de energía de 10.5 lb-pie/lb. (a) Calcule la potencia que la bomba trasmite al agua. (b) Si la bomba consume 1 hp, calcule su eficiencia. 7.11
Mecánica de Fluidos
Ingeniería de Minas
Semestre 2013-2
Flujo volumétrico a través de la bomba. Presión en el cilindro. Presión a la salida de la bomba. Presión en la entrada de la bomba. Potencia que la bomba trasmite al aceite.
Mecánica de Fluidos
Ingeniería de Minas
Semestre 2013-2
XI PRÁCTICA DE MECÁNICA DE FLUIDOS PÉRDIDAS DE ENERGÍA POR FRICCIÓN I.-Desarrollar los siguientes ejercicios en sus respectivos sistemas de mediciones.
1.- Determine si el flujo es laminar o turbulento si fluye glicerina a 25°C en una tubería cuyo diámetro interior es de 150 mm. La velocidad promedio del flujo es de 3.6 m/s. PROBLEMA MODELO 8.1 2.- Determine si el flujo es laminar o turbulento, si circula agua a 70°C en un tubo de cobre de 1 pulg, tipo k, a razón de 285 L/min. PROBLEMA MODELO 8.2
8.- Para qué velocidad de flujo de agua habría una pérdida de 20 pies de carga en una tubería de acero nueva y limpia de 6 pulg, cédula 40, con una longitud de 1000 pies. Calcule el flujo volumétrico a dicha velocidad. Después vuelva a calcular con el valor de diseño de Ch para tubo de acero. PROBLEMA MODELO 8.10 9.- Desde un tanque de almacenamiento fluye agua a 80 °F a través de 550 pies de tubería de acero de 6 pulg, cedula 40, como se observa en la figura. Si se toma en cuenta la pérdida de energía debido a la fricción, calcule la altura h que se requiere sobre la entrada de la tubería con el fin de producir un flujo volumétrico de 2.50 pies3/s.8.33
3.- Determine el rango de velocidades SAE 10 a 60°C fluyera por una tubería de 2 pulg, cédula 40. El aceite tiene una gravedad específica de 0,89. PROBLEMA MODELO 8.4 4.- Determine la pérdida de energía si fluye glicerina a 25°C por un tubo de 150 mm de diámetro y 30 m de longitud, a una velocidad promedio de 4 m/s. PROBLEMA MODELO 8.4 5.- Determine el factor de fricción f si por una tubería de hierro dúctil recubierta de 1 pulg de diámetro, fluye agua a 160 °F y 30 pies/s. PROBLEMA MODELO 8.5 6.- Determine el factor de fricción f si en una tubería de acero estándar de 1 ½ pulg, cédula 40, circula alcohol etílico a 25 °C y 5,3 m/s. PROBLEMA MODELO 8.7 7.- En una planta de procesamiento químico debe llevarse benceno a 50 °C (sg = 0.86) al punto B, con una presión de 550 kPa. Se instala una bomba en el punto A, 21 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 50 mm. Si el flujo volumétrico es de 110 L/min. Calcule la presión que se requiere en la salida de la bomba. PROBLEMA MODELO 8.8
Mecánica de Fluidos
Ingeniería de Minas
Semestre 2013-2
10.- La figura 8.11 muestra una parte de un sistema de protección contra incendios donde una bomba impulsa agua a 60 °F desde un depósito y la lleva al punto B a razón de 1500 gal/min. a) Calcule la altura h que se requiere para el nivel del agua en el tanque, con el fin de mantener una presión de 5.0 psig en el punto A. b) Si suponemos que la presión en A es de 5.0 psig. calcule la potencia que transmite la bomba al agua con objeto de conservar una presión de 85 psig en el punto B. Incluya la pérdida de energía debido a la fricción, pero ignore las demás. 8.35
Mecánica de Fluidos
Ingeniería de Minas
Semestre 2013-2
11.. Para operar con eficacia, la boquilla en el extremo de la manguera requiere 140 kpa de presión. La manguera es de plástico liso y tiene un diámetro interior de 25 mm. La solución del fertilizante tiene una gravedad especifica de 1.10 y viscosidad dinámica de 2.0 X 10 -3 Pa.s. Si la longitud de la manguera es de 85 m, determine (a) la potencia que trasmite la bomba a la solución y (b) la presión en la salida de la bomba. Ignore la perdida de energía en el lado de toma de la bomba. El flujo volumétrico es de 95 L/min. 8.38
13.- Se bombea agua a 60 °F desde una corriente hacia un almacenamiento cuya superficie está a 210 pies por arriba de la bomba. La tubería que va de la bomba al almacenamiento mide 2500 pies de largo, es de acero de 8 pulg, cédula 40. Si se bombean 4.00 pies3/s, calcule la presión en la salida de la bomba. Considere la pérdida por fricción en la línea de descarga e ignore las demás. 8.46
14.- En la figura se ilustra una bomba que recircula 300 gal/min de aceite lubricante pesado para maquinas herramientas, a 104 °F, con objeto de probar la estabilidad del aceite. La longitud total de la tubería de 4 pulg es de 25.0 pies, y la de la tubería de 3 pulg es de 75.0 pies. Calcule la potencia que la bomba trasmite al aceite. 8.49 12.- Calcule la potencia que la bomba trasmite al agua si mueve 50 gal/min de agua a 60 °F hacia el tanque. El aire en el tanque se encuentra a 40 psig. Considere la pérdida por fricción en la tubería de descarga de 225 pies de largo e ignore las demás. Después, rediseñe el sistema con el empleo de un tamaño de tubería mas grande, con el fin de reducir la perdida de energía y reducir la potencia que se requiere a no más de 5.0 hp. 8.42
15.- A través de un tubo de hierro dúctil de 6 pulg, recubierto, fluye agua a 80 °F a razón de 2.50 pies3/s.8,54
Mecánica de Fluidos
Ingeniería de Minas
Semestre 2013-2
Mecánica de Fluidos
Ingeniería de Minas
Semestre 2013-2
