TALLER MECÁNICA DE FLUIDOS
1. Cierto caudal de agua circula por tres tuberías en serie, cuyas características de
enuncian a continuación. Entre los puntos A y B existe una diferencia de cotas de Z A – Z – ZB = 5 metros y una diferencia de presión total pTA - pTB = 150 kPa. Determinar el caudal circulante. 3
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2
Datos: Agua ρ = 1000 kg/m , ν= 10 m /s.
2. Una tubería de 800 m de longitud y 0,6 m de diámetro conecta dos depósitos tal
como se muestra en la figura (a). El caudal que circula, causado por la diferencia de niveles entre los dos depósitos es de 0,5 m3/s. El coeficiente de fricción (supuesto constante) de la tubería es 0,04. A) Determine el caudal que circularía entre los dos depósitos si se conecta, en paralelo, otra tubería de 0,5 m de diámetro, desde el deposito elevado hasta un punto situado a 550 m del mismo (ver figura b). El coeficiente de fricción (supuesto constante) de la tubería es 0,02. B) Se pretende sustituir el conjunto de tuberías del circuito del apartado anterior por una única tubería de diámetro constante y coeficiente de fricción 0,04, de forma que el caudal circulante sea el mismo (ver figura c). Calcule el diámetro de dicha tubería.
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3. ¿Qué presión manométrica se requiere para hacer circular 0.180 m /s de agua a
través del sistema? Suponga que el depósito es grande. Ignore las perdidas -6
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menores. Suponga que ν= 2,3 m /s.
4. Calcule el diámetro de una tubería tipo K estándar que se requiere para transportar o
60 L/s de agua a 80 C de un calentador donde la presión es de 150 kPa hacia un tanque abierto. La tubería es horizontal y de 30m de longitud. 5. Desde el tanque A hacia el tanque B circulan 170 L/s de fluido, si la viscosidad
cinemática del fluido es de 0,113 x 10 sección horizontal de la tubería?
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m /s. ¿Cuál debe ser el diámetro de la
o
6. En la configuración mostrada en la figura el fluido es alcohol etílico a 20 C, y los 2
depósitos son muy anchos. Calcule el caudal expresándolo en m /h. ¿Es el flujo laminar?
7. Por la tubería vertical de 4 cm de diámetro representada en la figura fluye aceite o
SAE 10 a 20 C. La lectura del manómetro de mercurio es h= 42 cm. 3
A) Calcule el caudal en m /h. B) Indique la dirección del flujo.
o
8. Por el tubo de la figura fluye aceite SAE 30 a 20 C. La inclinación del tubo es de 37
o
Para las medidas de presión indicadas, determine: A) Si el flujo es ascendente o descendente. 3
B) EL caudal en m /h.
9. El canelón y el tubo liso de la figura recogen el agua del tejado de un edificio. El
diámetro del canelón es de 7cm. A) Estime el caudal de lluvia cuando el desagüe está lleno. B) El desagüe está diseñado para admitir 5 pulgadas de lluvia por hora. En estas condiciones, ¿Cuál es el área máxima de tejado que puede soportar el sistema?
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10. El sistema de tubería/depósito de la figura tiene que dispensar 11 m /h de agua a o
20 C ¿Cuál debe ser la rugosidad máxima ε permisible para l a tubería?
o
11. Se bombea agua a 20 C a través de un conducto de 2000 ft de longitud desde el 3
depósito 1 al depósito 2 con un caudal de 3 ft /s, como se muestra en la figura. Si la tubería es de hierro fundido y tiene 6 in de diámetro y el rendimiento de la bomba es del 75%, ¿Cuál es la potencia necesaria?
12. Los depósitos de la figura están conectados a dos tuberías de hierro fundido
acopladas sin cuidado alguno, con aristas vivas en la entrada y en la salida. Incluyendo las perdidas localizadas, estime el flujo de agua a 20oC si la superficie del depósito 1 está a 45 ft por encima de la del 2.
13. El sistema de la figura consiste en 1200 m de tubería de hierro fundido de 5 cm de
diámetro, dos codos de gran radio a 45o y cuatro a 90o todos acoplados, una válvula esférica abierta, también acoplada, y una salida con aristas. Si la elevación del punto 1 es de 400 m, ¿Qué presión manométrica es necesaria en el punto 1 para proporcionar 0,005 3
o
m /s de agua a 20 C en el depósito?
o
14. La tubería de agua de la figura desciende por una pendiente de 30 La tubería tiene un
diámetro de 1 in y es lisa. La válvula esférica está completamente abierta. Si el manómetro 3
de mercurio indica 7 in ¿Cuál es e l caudal en ft /s?
15. En la figura la tubería está fabricada de hierro galvanizado. Estime el incremento
porcentual en el caudal A) Si la entrada de la tubería está al “ras” de la pared del depósito. B) La válvula de mariposa está completamente abierta.
16. El sistema de tuberías de hierro galvanizado en paralelo de la figura suministra 3
0,036 m /s de agua a 20oC. Si la bomba está abierta sin funcionar, con un coeficiente de perdidas K = 1,5. Determine: A) El caudal en el conducto B) La caída de presión total.
17. El sistema de tres depósitos de la figura contiene agua a 20oC. Los datos del sistema se enumeran a continuación: D1 = 80 in
D2 = 6 in
D3 = 9in
L1 = 1800 ft
L2 = 1200 ft
L3 = 1600 ft
Todas las tuberías son de hierro galvanizado. Calcule el caudal de cada tubería.
18. Para el flujo de agua a 20 C que se muestra en la figura se emplea un sistema de tubo de o
Pitot para estimar A) La velocidad en el eje. B) El caudal que fluye por el tubo liso de 5 in de diámetro. C) ¿Qué error se comete en el caudal si se desprecia la diferencia de altura de 1 ft?
19. Un ingeniero con pocos conocimientos de mecánica de fluidos ha instalado la toma
de presión estática ridículamente lejos de la toma de remanso, contaminando la medida del tubo de Pitot con las pérdidas de carga del conducto. Si el flujo en el conducto es aire a 20oC y 1 atm y el fluido manométrico es aceite rojo Meriam (ρ = 0.827), estime la velocidad en el centro del conducto para la lectura de 16 cm del manómetro. Suponga paredes lisas.
20. La pera de la ducha de la figura suministra agua a 50oC. Se requiere instalar una reducción de sección para disminuir el caudal. La presión de aguas arriba es constante e igual a 400 kPa. ¿Cuál es el caudal en galones/min, sin la reducción? ¿Qué diámetro debe tener el orifico reductor para que el flujo disminuya en un 40%?
