GUIA DE EJERCICIOS Hidráulica 1a Prueba

UNIVERSIDAD DE DE SANTIAGO DE CHILE CHILE FACULTAD DE INGENIERIA DEPARTAMENTO DE INGENIERIA MECANICA

GUIA DE EJERCICIOS 1ª PEP REPASO MECANICA DE FLUIDOS Fecha : 10.09.2010 1.-

Profesor : Claudio Velásquez S. Se tiene un eje cónico, el cual gira con respecto a su eje de simetría como se muestra a la figura. La separación entre la superficie cónica y el apoyo está llena con aceite SAE 30 a 30°C. Obtener una expresión algebraica para el esfuerzo de corte ( ) que actúa sobre la superficie (punta) del eje cónico. Calcular además el torque viscoso (T) que actúa sobre el eje.  z tg  , T = 0.0643 Nm. Resp:   

a

2.-

Se tiene un tapón cónico en el fondo de un recipiente a presión tal como se muestra en la figura. La presión del aire es 40 kPa y el líquido en el recipiente tiene un peso específico de 27 kN/m 3. Determinar la magnitud y dirección de la fuerza ejercida sobre la superficie curva (Fc) del cono dentro del recipiente debido a la presión de 40 kPa y al líquido. Resp: Fc = 117.30 KN.

3.-

En la figura el bulbo A contiene bencina con  = 0.7, el bulbo B contiene aceite con  = 0.9 y el fluido en el manómetro es mercurio. Determinar la nueva lectura diferencial ( h) si la presión en el bulbo A se reduce 25kPa y la presión en el bulbo B permanece constante. La lectura diferencial inicial es de 0.3 m como se muestra en la figura. Resp: h = 0.10 m.

4.-

El manómetro diferencial inclinado de la figura contiene tetra cloruro de carbono. Inicialmente, la presión diferencial entre los tubos A y B, que contienen salmuera (Brine) con

 = 1.1

, es cero,

como se muestra en la figura. Se desea que el manometro proporcione una lectura diferencial de 12 in (medida a lo largo del tubo inclinado) para una presión diferencial de 0.1 lbf/in 2. Determinar el ángulo de inclinación necesario ° . Resp:  = 27.8°.

5.-

Se tiene un depósito rectangular abierto de 1m de ancho y 2m de largo, el cual contiene bencina hasta una profundidad de 1m. Si la altura de las paredes laterales del depósito es de 1.5m. Calcular la máxima aceleración horizontal que se puede alcanzar antes que empiece a derramarse la bencina. 2

Resp: amax = 4.91 m/s . 6.-

Un contenedor abierto de 2 pies de diámetro, contiene agua hasta una profundidad de 3 pies cuando está en reposo. Si dicho contenedor se hace girar alrededor de su eje vertical con una velocidad angular de 180 rpm, ¿Cuál es la altura mínima de las paredes del contenedor para evitar que el agua se derrame por los bordes? . Resp: Hmin = 5.76 ft.

7.-

Se tiene una estructura sujeta al fondo del océano como se muestra en la figura. En una pared inclinada hay una escotilla (Hatch) de 2m de diámetro articulada en uno de los bordes. Determinar la presión mínima del aire p 1 que debe haber dentro del contenedor para abrir la escotilla. Ignorar el peso y la fricción en la articulación (Hinge). Resp: p1 = 107 kPa.

8.-

Se tiene un estanque rectangular abierto de 2m de ancho y 4m de largo, el cual contiene agua a una profundidad de 2m y aceite (  = 0.8) sobre la parte superior del agua a una profundidad de 1m. Determinar la magnitud y ubicación de la fuerza resultante de ambos fluidos que actúan sobre una de las paredes laterales del depósito (h). Resp: h = 2.03m (por debajo de la superficie libre del aceite).

9.-

Se tiene una compuerta maciza formada por un cuarto de cilindro circular, la cual es utilizada para mantener una altura máxima de agua de 4 (m). Cuando el agua supera la altura máxima la compuerta se abre lentamente y permite que escurra por debajo de la misma. Determinar el peso mínimo (W) de la compuerta antes de que ésta se abra. Resp: W = 64.4 kN.

10.-

Dos cascos semiesféricos se remachan entre sí como se muestra en la figura. El recipiente esférico resultante que pesa 300 lbf se llena con mercurio y se suspende de un cable como se muestra. El recipiente cuenta con un respiradero (Vent) en la parte superior. Si alrededor de la circunferencia hay 8 remaches dispuestos simétricamente, ¿Cuál será la fuerza vertical (Fb) que debe soportar c ada remache?. Resp: Fb = 1890 lbf .

11.-

Con un sifón se extrae agua del depósito que se muestra en la figura. El barómetro de agua indica una lectura de 30.2 ft. Determinar el valor máximo permisible de h sin que ocurra cavitación. Considerar que la presión en el extremo superior cerrado del barómetro es igual a la presión de vapor. Resp: h = 3.13 ft.

12.-

Se tiene un flujo de agua, el cual fluye lentamente desde un gran estanque como se muestra en la figura. Despreciando los efectos viscosos, determinar: a. El flujo flujo volu volumét métric rico o (Q). (Q). Resp: Q = 0.0696 m3/s. b. La lectura lectura del manóme manómetro tro para las las condicion condiciones es indicadas en el problema. Resp: h = 0.574 m.