Práctica Dirigida (Pérdidas pro fricción) 1. 2.
Porque los líquidos usualmente se transportan en tuberías circulares? Cuál es el significado físico del número de Reynolds? Cómo se define para un flujo de un ducto rectangular de sección transversal a x b? 3. Cómo afecta la rugosidad de la superficie a la caída de presión en una tubería si el flujo es turbulento?¿Cuál sería su respuesta si el flujo fuera laminar? 4. Cuál es el mecanismo físico que que provoca que el factor de fricción sea mayor en el flujo turbulento? 2 2 5. La pérdida de carga para cierta tubería circular está dada dada por hL =0,0826fL(θ /D ) donde f es el factor de fricción (adimensional), L longitud de la tubería, θ es el flujo volumétrico y D es el diámetro de la tubería. Determine si el 0,0826 es una constante adimensional o dimensional. 6. Explique porque el el factor de fricción es independiente del número de Reynolds a números mayores de Reynolds. 7. Qué es la pérdida menor en el flujo de tubería? ¿ cómo se define el coeficiente de pérdida menor K? 8. ¿Quién tiene mayor mayor coeficiente de pérdida menor durante el flujo en tubería: ¿La expansión gradual o la contracción gradual? ¿Por qué? 9. Calcule la pérdida pérdida de carga en una tubería de 1 milla (5280 ft) de largo de hierro estirado (ε (ε= 0,046 mm) de un diámetro de 4” por el que circula agua 20 ºC si la velocidad media del agua en la tubería es de 8 ft/s. 10. Calcule la pérdida de carga en una tubería de 1 milla (5280 ft) de largo de hierro estirado (ε= 0,046 mm) de un diámetro de 4” por el que circula agua 20ºC si la velocidad media del agua en la tubería es de 8 ft/s. 11. Un sistema de tuberías transporta pulpa desde un espesador espesador y se descarga descarga como un chorro libre, como se muestra en la figura. iQué caudal se espera a través de una tubería de acero comercial de 200 mm utilizando los accesorios mostrados?. L = 60 m; ρ= 1600 g/l
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12. Una bomba mueve 1,O pie de agua por segundo a través de una tubería de 6 pulg, como se muestra en la 2 figura. Si la presión manométrica de descarga de la bomba es 100 lb/pulg , ¿cuál debe ser la presión del flujo a la entrada del aparato localizado en la posición B?
13. Se bombea agua desde un tanque grande (1) hacia otro tanque (2) a través de un sistema de tuberías, como se muestra en la figura. La bomba suministra 20 kW al flujo con una pérdida de
cabeza de 20 m. Para un flujo permanente de 140 l/s. ¿Cuál debe ser la presión atrapado por encima del nivel del agua en el tanque (2)?
P 2 en
el aire
14. Una tubería horizontal de agua de 6 cm de diámetro se ensancha gradualmente a una tubería de 9 cm de diámetro. Las paredes de la sección de ensanchamiento tienen un ángulo de 30º desde la horizontal. La velocidad y presión promedio del agua antes de la sección de ensanchamiento son de 7 m/s y 150 kPa, respectivamente. Determine la pérdida de carga en la sección de ensanchamiento y la presión en la tubería de diámetro más grande. 15. Mediante una tubería de 150 m de longitud y 200 mm de diámetro de fundición, se transporta una pulpa a 20 ºC (s = 1,26) desde el depósito de almacenamiento A hasta el de servicio B, presurizado. Se quiere conocer el caudal circulante. Despreciar las perdidas menores. 16. Determine el nivel del agua que se debe mantener en el depósito para 3 producir un gasto volumétrico de 0.15 m /s de agua. La tubería es de hierro forjado con un diámetro interior de 100 mm. El coeficiente de perdidas K para la entrada es 0.04. El agua se descarga hacia la atmósfera. La densidad del agua es 1000 kg/m3 y la viscosidad -3 absoluta o dinámica es de 10 kg/m.s. Los codos son para resistencia total. 17.
Para el sistema mostrado en la figura calcule la distancia vertical entre la superficie de los dos depósitos cuando el agua con viscosidad 1.3*10 3 3 Pa*s fluye de A hacia B a una velocidad de 0.03 m /s. Los codos son estándar. La longitud total de la tubería de 3” es de 100 m . Para la -5 tubería de 6” es de 300 m. Utilice e=6*10 m para la rugosidad de la tubería.
18. Calcular la potencia de la bomba B necesaria para mantener un gasto de 60 l/s en la instalación de la figura, sabiendo que la densidad el fluido 3
es ρ=912 Kg/m , la viscosidad μ=1.8 poises, el diámetro de la tubería es de 20 cm y su longitud total de 1 Km. Determinar y dibujar la línea de alturas totales.
19. Un jardinero está regando unos abetos con una manguera de 5 m de longitud y 2 cm de diámetro. Dicha manguera se encuentra conectada en un extremo a la red de suministro municipal de agua ( ρ=1000 kg/m3)
que mantiene una presión manométrica constante en la entrada de la manguera de 45 kPa. En un principio a través del otro extremo se está descargando el agua a la atmósfera. Despreciando las variaciones de cota se pide calcular el caudal de riego. La pérdida de carga por fricción en la manguera viene dada por:
Siendo f m el factor de fricción de Darcy en la manguera que tiene un valor constante de 0,0196, Lm y Dm son la longitud y el diámetro de la manguera respectivamente y v m la velocidad media del agua en la manguera. El jardinero decide colocar en la salida de la manguera una boquilla cuy diámetro de salida, dB, es de 1 cm. Si las pérdidas de energía mecánica en la boquilla vienen dadas por:
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Siendo K B=1,05·(Dm/d B) : Calcular el nuevo caudal que circula por la manguera y la velocidad de salida del agua. Determinar la fuerza que ha de soportar la boquilla debido a la acción del agua, despreciando la gravedad. 20. Por una tubería de metal estirado de 1,0 cm de diámetro fluye un reactivo de flotación con una velocidad de 150 cm/s. Calcule la pérdida de carga de la tubería por cada 10 m avance horizontal y Densidad reactivo de 3 flotación: 810 Kg/m , viscosidad dinámica: 1,20 cPs. 21. Pasando por una tubería de hierro fundido de 20 cm de diámetro y 30 km de longitud circula un flujo de 3 gasolina de 0,3 m /s. a. Calcule la pérdida de carga de la tubería y la potencia mínima de bombeo que se necesita suponiendo un rendimiento de la bomba del 70 %. 3 b. Calcule el caudal en m /h. c. Considere si la rugosidad del tubo es un parámetro que deba importarnos en este problema, y porqué. 22. Desde una explotación minera (A) se desea bombear una pulpa de un mineral hasta la planta de tratamiento (B). En el esquema se dan las dimensiones de la conducción, diámetro de la conducción, 20 cm; densidad de la pulpa 1,4 g/cm3, viscosidad de la pulpa, 4 cP, velocidad de la pulpa 2,0 m/s. determinar la potencia del sistema de bombeo necesario.
