Taller 5 Fluidos

UNIVERSIDAD POPULAR DEL CESAR PROGRAMA DE INGENIERÍA AMBIENTAL Y SANITARIA

TALLER No. 5 DE MECÁNICA DE FLUIDOS TEMA: Fuerzas de presión sobre superficies planas Docente: Ing. Qco. Jorge Luis Orozco Ospino. ada fr aca acaso so enseña enseña al al hom h ombr bre e alg algo o que que necesi necesita taba aprender”. Charles Dickens “ C ada PROB 1.  Calcule la fuerza P  para mantener la compuerta de 4 m ancho en la posición mostrada en la figura si H=10 m. Rta: 1,110.14 kN

PROB 2. Determínese RT  para mantener cerrada la compuerta triangular de la figura. Rta: 26.13 kN

PROB 3 . Determinar la localización “y “ y” del pivote de la compuerta rectangular de tal manera que ésta se abra cuando la superficie líquida sea tal como se muestra en la figura. Rta: 0.44 m

PROB 4. La cara inclinada AD del depósito de la figura es una superficie plana en la que hay una compuerta parabólica ABC articulada a lo largo de la línea BC. La forma de la compuerta se muestra en la vista de planta. Determínese el momento respecto al eje BC que ejerce el agua sobre la compuerta. Rta: 1140.44 lb f -pie

PROB 5. ¿Qué fuerza P se requiere para mantener cerrada la compuerta de 3.5 m de radio mostrada en la figura si esta pesa 35 kg cuando está sumergida?. Rta: 1600.02 kN

PROB 6. Halle la fuerza total sobre la compuerta AB y el momento de esta fuerza respecto del fondo de la compuerta. Rta: 1,076,674 lbf; 5,340,799 lbf-pie

PROB 7. Encuentre la fuerza total sobre la compuerta AB causada por los fluidos. Suponga que la g.e del aceite es 0.60. Encuentre la posición de esta fuerza medida desde el fondo de la compuerta. Rta : F=4.381 x 10 4 lbf ; d=5.716 pies desde B.

PROB 8.  Encuentre la fuerza resultante sobre la parte superior de la compuerta en L. Encuentre también la posición de la resultante.

PROB 9.  Un tanque rectangular abierto se encuentra parcialmente lleno de agua. Las dimensiones del tanque son las que se muestran. a) Determine la fuerza causada por el agua sobre el fondo del tanque. Rta: 706 kN b) Determine la fuerza causada por el agua sobre las paredes frontales del tanque.  Además encuentre su posición. Rta: 235 kN; y  p -  y  = 0.067m c) Determine la fuerza sobre la compuerta en uno de los lados del tanque. Calcule su posición. Rta: 71.70 kN; y  p -  y  = 0.0577m

PROB 10. La compuerta AB de la figura se encuentra pivotada en A. Cuando está cerrada se inclina formando un ángulo de 60º; es rectangular y tiene una longitud de 0.60 m y un ancho de 1.0 m. Hay agua en ambos lados de la compuerta. Además, el aire comprimido ejerce una

presión manométrica de 20 kPa en la superficie del agua a la izquierda de la compuerta, mientras que el agua a la derecha está expuesta a la presión atmosférica. ¿Cuál es el momento alrededor del pasador A ejercido por el agua sobre la compuerta?

PROB 11. En el problema 10 se agrega una capa de aceite de 1.20 m, con densidad relativa de 0.80, en la parte superior del agua a la derecha de la compuerta. Determine el momento total alrededor de A producido por el agua sobre la compuerta. Rta: 7.20 kN.m PROB 12. Encuentre la fuerza resultante causada por todos los fluidos que actúan sobre la compuerta. La densidad relativa del aceite es 0.80. Rta: 62556 lbf

PROB 13. Determine la fuerza y su posición debida a los fluidos que actúan en la compuerta de la figura. Rta: 4.969 x 10 6 N; y  p -  y  = 0.00961 m

PROB 14. Qué altura h del agua hará girar la compuerta en el sentido de las agujas del reloj? La compuerta tiene 3 m de ancho. Ignore la fricción y el peso de la compuerta. Rta: 3.67 m.

PROB 15.  Encuentre F p  sobre la compuerta AB producida por los fluidos. Determine la distancia de B al C.P. Rta: F p= 14,195 lb f ; d= 2.0332 pies.

PROB 16.  A qué presión del aire estará en equilibrio el pistón cuadrado si se ignoran la fricción y las filtraciones?

PROB 17. Los dos costados de un canal de agua en forma de V están articulados entre sí en el fondo, en donde se encuentran, como se indica en la figura, formando ambos costados un ángulo de 45º respecto al suelo. Cada costado mide 0.75 m de ancho y las dos partes se mantienen juntas mediante cables y tensores colocados cada 6m a lo largo de la longitud del canal. Calcule la tensión en cada cable cuando el canal está lleno hasta el borde. Rta: 5510 N

PROB 18. El flujo de agua desde un recipiente se controla por una compuerta con forma de L y de 5 pie de ancho, articulada en el punto A, como se muestra en la figura. Si se desea que la compuerta se abra cuando la altura del agua sea de 12 pie, determine la masa del peso necesario W. Rta: 49,420.8 lb f 

PROB 19. Una compuerta rectangular de 200 kg y 5m de ancho, que se muestra en la figura, está articulada en B y se apoya contra el piso en A, formando un ángulo de 45º con la horizontal. La compuerta se va a abrir por medio de la aplicación de una fuerza normal en su centro. Determine la fuerza F necesaria para abrir la compuerta. Rta: 520 kN

PROB 20.  Repita el problema anterior suponiendo que la compuerta AB es un círculo. Rta: 330.22 kN