“LEA 3 VECES CADA PROBLEMA ANTES DE EMPEZAR A RESOLVERLO”
PROBLEMAS DE TRANSPORTE Y MEDICION DE FLUIDOS Nancy Ebner Gerschberg
Problema 1.Una tubería de 30 cm de diámetro interno transporta aceite de densidad relativa 0.811 a una velocidad de 24 m/s. En los puntos X y Y las medidas de la presión y elevación fueron, 2 2 respectivamente, 3.7 kg /cm y 2.96 kg /cm y 30 m y 33 m. Determine la pérdida de carga f f entre los puntos X e Y. Problema 2.Agua fluye por una tubería circular. En una sección, el diámetro interno es 0.3 m, la presión manométrica 260 KPa, la velocidad 3 m/s y la altura de 10 m sobre el nivel del suelo. En la sección aguas abajo, al nivel del suelo, el diámetro interno de la tubería es 0.15 m. Encuentre la presión absoluta en la sección aguas abajo si las pérdidas de energía por fricción pueden despreciarse. Problema 3.Calcular la pérdida de energía, en una tubería de 15 cm de diámetro, si es necesario mantener una presión de 231 KPa en un punto aguas arriba y situado 1.83 m por debajo de 3 la sección de la tubería por la que desagua en la atmósfera 0.556 m /s de agua. agua.
Problema 4.Una tobera contra incendio está acoplada al extremo de una manguera con diámetro interior D1 = 75 mm. La tobera tiene contomos lisos y un diámetro de salida D 2 = 25 mm. La presión de entrada de diseño para la tobera es P 1= 689 KPa (manométrica). Evalúe el flujo máximo que la tobera podría idealmente entregar. Problema 5.Determinar la pérdida de carga en un tramo de tubería nueva de fundición sin recubrimiento, de 12 pulgadas de diámetro y 1000 m de longitud, cuando circula un fueloil ν = 4.47 * 10-6 m2 /s. medio a 15 ºC y a una velocidad de 1.50 m/s. Dr = 0.857 y ν = Problema 6.Al considerar las pérdidas en la tubería únicamente (sin considerar la posible existencia de codos, válvulas, expansiones, contracciones, etc.), ¿qué diferencia en la elevación de dos depósitos, que distan 244 m, dará un caudal de 31.2 l/s de un aceite lubricante medio a una temperatura de 10 ºC, a través de una tubería de acero comercial de 6" de diámetro? -6 2 ν = 260* 10 m /s Datos Para el aceite a 10 ºC: Dr = 0.9 y ν =
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Problema 7.Por una tubería horizontal de acero comercial de 100 m de largo y 1 pulgada de diámetro circula un líquido de densidad relativa 0.85 y viscosidad 0.55 centipoises, a razón de 100 1/min. Calcule la pérdida de carga y la caída de presión en éste tramo de cañería. Problema 8.Del punto A al punto B fluye un aceite combustible pesado a través de una tubería horizontal de acero de 900 m de longitud y 15 cm de diámetro interno. La presión en A es 2 2 de 11 Kg/cm y en B de 0.35 Kg/cm . Para el aceite en las condiciones del problema se -4 2 puede considerar que la viscosidad cinemática es 4.13 * 10 m /s y la densidad relativa 0.918. Determine el caudal en l/s. Problema 9.A través del sistema mostrado en la figura fluye agua a 60 ºC con un caudal de 1600 l/min. Determine la caída de presión entre los puntos A y B, evaluando las pérdidas menores por el método de los Coeficientes de Pérdida, K. Tubería de acero comercial de 3”
B
50 m ∆ Z = 24 m Válvula de ángulo roscada
A
30 m 3
Densidad del agua a 60 ºC = 984 Kg/m 2 Viscosidad del agua a 60 ºC = 0.00046 N-S/m Problema 10.2 Un caudal de 40 l/s de un aceite de viscosidad absoluta 0.1 N-s/m y densidad relativa 0.85 está circulando por una tubería de fundición de 30 cm de diámetro y 1 Km de longitud en la cual existen dos válvulas de asiento totalmente abiertas y 10 codos estándares. ¿Cuál es la pérdida de carga en la tubería?. Sugerencia: determine las pérdidas en fitting y accesorios mediante el método de las longitudes equivalentes. Problema 11.Se desea entregar 250 gal/min de alcohol etílico a 77 F desde un tanque A hacia el tanque B en el sistema que se muestra en la figura. La longitud total de la tubería es de 110 pies. Calcule la presión requerida en el tanque A. Considere para el alcohol -3 2 Dr = 0.787, µ= 1 * 10 N-S/m
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Problema 12.3 Se requiere hacer circular 5 pies /s de agua a través del sistema mostrado en la figura. Determine el trabajo mínimo que se requiere en la bomba. 3 Densidad del agua a 20 ºC = 64 lb/ft -5 2 Viscosidad del agua a 20 ºC = 2.11*10 ft /s 200’
Descarga a la atmósfera
∆ Z = 150’ ∆ Z = 60’
Tubería de acero comercial de 4”
500’
Problema 13.Para transportar un aceite desde un depósito A a otro B con un caudal de 200 1/min es necesario instalar una bomba cuya trabajo se desea determinar, sabiendo que el rendimiento es del 60%. La tubería de conducción es de acero comercial de 3" y mide 300 m de longitud. Los accesorios de la instalación son: dos válvulas de asiento y ocho codos tipo; además hay que tener en cuenta la embocadura al pasar el aceite del depósito A a la tubería. El nivel del aceite en B se mantiene 12 m por encima del nivel en A. En las condiciones de 3 transporte, la densidad del aceite es de 840 Kg/m , y su viscosidad 1.6 centipoises. Problema 14.Una tubería de 25 cm de diámetro transporta aceite (de densidad relativa, Dr = 0.9 y -6 2 viscosidad cinemática, ν = 67.9*10 m /S) a una velocidad de 30 m/s. En los puntos A y B 2 2 las medidas de la presión y elevación fueron, respectivamente, 4 Kg/cm y 2.5 Kg/cm y 21m y 24 m, respectivamente. Determine la pérdida de carga entre los puntos A y B y cálcule la longitud de la tubería si las pérdidas menores, expresadas como longitud equivalente, corresponden al 60 % del total. Problema 15.Se hace circular agua a 10 ºC procedente de un gran tanque a través de de un sistema de tuberías de acero comercial de ocho pulgadas de diámetro interno, sch 40, con una válvula de asiento totalmente abierta ¿Qué longitud de tubo podría utilizarse para mantener un 3 caudal de 0.2 m /s?.
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Problema 16.A través de 245 m de una tubería de acero comercial de 15 cm de diámetro interno circulan 32 l/s de un aceite lubricante desde un estanque a otro estanque. Considerando que la cañería tiene a 6 codos y dos válvula, ¿qué diferencia de elevación podría haber entre los dos depósitos?. Haga un esquema del proceso. Datos para el aceite a 10 ºC: Dr = 0.9 y ν = 260* 10-6 m 2 /s Problema 17.Está fluyendo agua a 40 ºF, hacia abajo, por el conducto que se muestra en la figura. En el punto A, la velocidad es de 10 pies/s y la presión es manométrica es de 60 psi. Calcule la presión en el punto B, suponiendo que: a.- La pérdida de energía entre los puntos A y B es de 25 lb-pie/lb. b.- Desconoce el valor de la pérdida de energía y debe calcularla sabiendo que la distancia entre A y la reducción son 50 m, y entre la reducción y B son 30 m.
A
φ = 4"
10 m
φ = 2"
B
Problema 18.Desde un depósito fluye agua a través del sistema de tuberías dibujado en el diagrama. ¿Cuál será el flujo de agua si ésta se encuentra a una temperatura de 20 ºC, condiciones en las cuales la densidad relativa es 1.0 y la viscosidad 1 cp?.
Problema 19.Una tubería, que transporta aceite de densidad relativa 0.9, pasa de 2" de diámetro, en la sección E, a 4" en la sección R. La sección E está 5 m por encima de R y las presiones son 3 respectivamente 65.0 kPa y 98.0 kPa. Si el caudal es de 0.16 m /s, haga un esquema del proceso y determine la pérdida de carga en la dirección del flujo.
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