INGENIERÍA CIVIL DE MINAS MECÁNICA DE FLUIDOS IMIN301 Guía 1: Conceptos Previos Definición de presión: 1.- Calcule la presión que ejerce un embolo que aplica una fuerza de 2500 Ib., en el aceite que se encuentra dentro de un cilindro cerrado. El embolo tiene un diámetro de 3.00 pulg. 2.- Un cilindro hidráulico debe ser capaz de aplicar una fuerza de 8700 Ib. El diámetro del embolo es de 1.50 pulg. Calcule la presión que requiere el aceite. 3.- Calcule la presión que produce un embolo que aplica una fuerza de 12.0 kN, en el aceite contenido en un cilindro cerrado. El diámetro del embolo es de 75 mm. 4.- Un cilindro hidráulico debe poder ejercer una fuerza de 38.8 kN. El embolo tiene un diámetro de 40 mm. Calcule la presión que necesita el aceite. 5.- El elevador hidráulico de un taller de servicio de automóviles tiene un cilindro cuyo diámetro es de 8.0 pulg. ¿Cuál es la presión que debe tener el aceite para poder levantar 6000 Ib.? 6.-Una prensa de monedas se emplea para producir medallas conmemorativas con las efigies de todos los presidentes de Estados Unidos. El proceso de acuñamiento requiere que se aplique una fuerza de 18 000 Ib. El cilindro hidráulico tiene un diámetro de 2.50 pulg. Calcule la presión que necesita el aceite. 7.- La presión máxima que cierto cilindro con fluido de Potencia puede desarrollar es de 20.5 MPa. Calcule la fuerza que ejerce su embolo, si tiene un diámetro de 50 mm. 8.- La presión máxima que cierto cilindro con Huido de potencia puede ejercer es de 6000 psi. Calcule la fuer/a que aplica si el diámetro de su embolo es de 2.00 pulg. 9.- La presión máxima que ha de ejercer un cilindro con fluido de potencia es de 5000 psi. Calcule el diámetro que requiere el embolo, si el cilindro debe aplicar una fuerza de 20 000 Ib. 10.- La presión máxima de cierto cilindro con fluido de potencia es de 15.0 MPa. Calcule el diámetro que ha de tener el embolo, si el cilindro debe ejercer una fuerza de 30 kN.
11.- Una línea de cilindros con fluido de potencia tiene un rango de diámetros con incrementos de 1.00 pulg, y van de 1.00 a 8.00 pulg. Calcule la fuerza que podría ejercer cada cilindro con una presión de fluido de 500 psi. Dibuje una gráfica de la fuerza versus el diámetro del cilindro. 12.- Una línea de cilindros con fluido de potencia tiene un rango de diámetros con incrementos de 1.0 pulg, y van de 1.00 a 8.00 pulg. Calcule la presión requerida por cada cilindro, si este debe ejercer una fuerza de 5000 Ib. Dibuje una gráfica de la presión versus el diámetro del cilindro. 13.- Calcule su propio peso corporal en Newton. Después, calcule en pascales la presión que se generaría sobre el aceite de un cilindro de 20 mm de diámetro, si usted se parara en el embolo. Convierta la presión resultante en psi. 14.- Para la presión que se calculó en el problema 13, calcule en Newton la fuerza que podría ejercer sobre un embolo de 250 mm de diámetro. Luego, convierta la fuerza resultante en libras. Módulo volumétrico. 15.- Calcule el cambio de presión necesario para ocasionar una disminución de 1.00%, en un volumen de alcohol etílico. Exprese el resultado, en psi y en MPa. 16.- Calcule el cambio de presión necesario para hacer que un volumen de mercurio disminuya el 1.00%. Exprese el resultado en psi y en MPa. 17.- Encuentre el cambio de presión necesario para hacer que el volumen de aceite en una maquina disminuya el 1.00%. Exprese el resultado en psi y en MPa. 18.- Bajo las condiciones que se describen en el problema 17, suponga que el cambio de 1.00% en el volumen ocurrió en un cilindro con diámetro interior de 1.00 pulg y longitud de 12.00 pulg. Calcule la distancia axial que recorrería el embolo conforme ocurriera el cambio de volumen. 19.- Cierto sistema hidráulico opera a 3000 psi. Calcule el cambio porcentual en el volumen del aceite del sistema, conforme la presión se incrementa de cero a 3000 psi, si el aceite de la maquina es similar al que se menciona en la tabla 1.4. 20.- Cierto sistema hidráulico opera a 20.0 MPa. Calcule el cambio porcentual del volumen del aceite del sistema, si el aceite de la maquina es similar al que se presenta en la tabla 1.4. 21.- La medición de la rigidez de un sistema actuador lineal es la cantidad de fuerza requerida para ocasionar cierta deflexión lineal. Calcule la rigidez en lb/pulg de un actuador lleno de aceite de máquina, cuyo diámetro interior es de 0.50 pulg y tiene una longitud de 42.0 pulg.
22.- Vuelva a resolver el problema 21, pero cambie la longitud del cilindro a 10.0 pulg. Compare ambos resultados. 23.- Repita el problema 21, pero cambie el diámetro del cilindro a 2.00 pulg. Compare ambos resultados. 24.- Con los resultados de los problemas 1.63, 1.64 y 1.65, genere un enunciado acerca del enfoque general de diseño para lograr un sistema muy rígido. Densidad, peso específico y gravedad especifica. 25.- La gravedad específica del benceno es de 0.876. Calcule su peso específico v su densidad, en unidades del SI. 26.- El peso específico del aire a 16 °C y presión atmosférica estándar es de 12.02 N/m2. Calcule sil densidad. 27.- El dióxido de carbono tiene una densidad de 964 kg/m 3, a 0 °C. Calcule su peso específico. 28.- Cierto aceite medio de lubricación tiene un peso específico de 8.860 kN/m 3 a 5 °C y 8.483 kN/m3 a 50 °C. Calcule su gravedad específica en cada temperatura. 29.- A 100 °C, el mercurio tiene un peso específico de 130.4 kN/m .Cual sería el volumen de mercurio que tuviera un peso de 2.25 kN? 30.- Una lata cilíndrica de 150 mm de diámetro contiene 100 mm de aceite combustible. El aceite tiene una masa de 1.56 kg. Calcule su densidad, peso específico y gravedad específica. 31.- La glicerina tiene una gravedad específica de 1.258. ¿Cuánto pesaría 0.50 m3 de ella? ¿Cuál sería su masa? 32.- El tanque de combustible de un automóvil tiene una capacidad de 0,095 m 3. Si se llena de gasolina, cuya gravedad específica es de 0.68, ¿Cuál sería el peso de esta? 33.- La densidad del ácido muriático es de 1200 kg/m3. Calcule su peso específico y gravedad específica. 34.- El amoniaco líquido tiene una gravedad específica de 0.826. Calcule el volumen que tendría una cantidad que pesara 22.0 N. 35.- La densidad del vinagre es de 1080 kg/m3. Calcule su peso específico y gravedad específica.
36.- El alcohol metílico tiene una gravedad específica de 0.789. Calcule su densidad y peso específico. 37.- El diámetro de un contenedor cilíndrico es de 150 mm, y su peso, cuando esta vacío, es de 2.25 N. Si se llena con cierto tipo de aceite hasta una profundidad de 200 mm pesa 35.4 N. Calcule la gravedad especifica del aceite. 38.- Un recipiente para almacenar gasolina (sg = 0.68) es un cilindro vertical de 10 m de diámetro. Si se llena hasta una profundidad de 6.75 m, calcule el peso y la masa de la gasolina. 39.- Cual sería el volumen de mercurio (sg = 13.54) que tendría un peso igual al de 0.023 m3 de aceite de ricino, cuyo peso específico es de 9.42 kN/m 3? 40.- Una roca tiene una gravedad específica de 2.32 y un volumen de 1.42 10 -4 m3. ¿Cuánto pesa? 41.- El aire a 59 °F y con presión atmosférica estándar tiene un peso específico de 0.0765 lb/pie3. Calcule su densidad. 42.- El dióxido de carbono tiene una densidad de 0,0381 slug/pie 3, a 32 °F. Calcule su peso específico. 43.- Cierto aceite medio de lubricación tiene un peso específico de 56.4 lb/pie 3 a 40 °F, y 54.0 lb/pie3 a 120 °F. Calcule su gravedad específica en cada temperatura. 44.- El mercurio a 212 °F tiene un peso específico de 834 Ib./ pie3. ¿Cuál sería el volumen de mercurio que pesara 500 Ib.? 45.- Un galón de cierto tipo de aceite combustible pesa 7,50 Ib. Calcule su peso específico, su densidad y su gravedad especifica. 46.- La glicerina tiene una gravedad específica de 1,258. ¿Cuánto pesarían 50 gal de glicerina? 47.- El tanque de combustible de un automóvil tiene capacidad para 25.0 gal. Si se llena con gasolina cuya densidad es de 1.32 slug/pie 3. Calcule el peso que tendría la gasolina. 48.- La densidad del ácido muriático es de 1.20 g/cm 3 Calcule su densidad en slugs/pie3, su peso específico en lb/pie 3 y su gravedad específica. Observe que la gravedad específica y la densidad en g/cm 3 son iguales numéricamente. .
49.- El amoniaco líquido tiene una gravedad específica de 0.826. Calcule el volumen en cm 3 que tendría un peso de 5.0 Ib. 50.- La densidad del vinagre es de 1.08 g/cm 3. Calcule su peso específico en lb/pie3. 51.- El alcohol tiene una gravedad específica de 0.79. Calcule su densidad en slugs/pie3 y en g/cm 3. 52.- Un contenedor cilíndrico tiene un diámetro de 6.0 pulg y pesa 0.50 Ib. cuando esta vacío. Si se llena con cierto aceite a una profundidad de 8.0 pulg pesa 7.95 Ib., calcule la gravedad especifica del aceite. 53.- Un recipiente para almacenar gasolina (sg = 0.68) es en un cilindro vertical de 30 pies de diámetro. Si se llena a una profundidad de 22 pies, calcule el número de galones que hay en el tanque y el peso de la gasolina. 54.- .Cuantos galones de mercurio (sg = 13.54) pesarían lo mismo que 5 gal de aceite de ricino, el cual tiene un peso específico de 59.69 lb/pie 3. 55.- Una roca tiene una gravedad específica de 2.32 y un volumen de 8.64 pulg 3. ¿Cuánto pesa? Docente: Miguel Arriagada Araya
