Colecci n Problemas Repaso if 2012-13

PROBLEMAS REPASO INGENIERÍA FLUIDOMECÁNICA

1) En la instalación hidráulica de la figura, ¿qué presión relativa debe mantenerse en A para impulsar un caudal de 12 l/s, sabiendo que HfAB = 5´5 m? El diámetro de la tubería es de 0´05 m y el punto B se encuentra 15 m sobre el nivel de agua del depósito. Datos: ρagua= 1000 kg/m3 ; 1bar =105 Pa [Solución: PA = 2´2 bar] B

15m

A

2) En el sifón de agua de la figura adjunta, en el que se despreciarán las pérdidas, el diámetro es constante e igual a 150 mm, H = 3 m y zA = 4´5 m. La presión barométrica es de 770 Torr. Calcular: a) la velocidad y el caudal de desagüe b) presión absoluta y relativa en el punto más alto del sifón Datos: ρagua= 1000 kg/m3; 1 Torr = 133´32 Pa [Solución: v = 7´67 m/s; Q = 0´135 m3/s; Pabsoluta = 58585 Pa; Prelativa = -44145 Pa]

A

zA ZB

z=0

3) ¿Qué volumen ocupan 6000 Kg de aire a la temperatura de 15ºC y presión barométrica Pamb = 735 Torr? Nota: Ra = 287 J/KgK; 1Torr = 133´32Pa [Solución: V = 5060 m3]

4) En la contracción suave de la figura se desprecian las pérdidas. Calcular la diferencia de lecturas de los dos manómetros de la figura, si el caudal es de 5000 l/min y el fluido es aceite de densidad relativa 0´95 [Solución: ∆P =10´01 KPa]

300mm

150mm

5) Sabiendo que la diferencia de presiones entre los puntos 1 y 2 indicados en la figura P1-P2 = 15 KPa, Pa, encuentre la tasa de flujo del 3 fluido en m /s. Sabemos que el radio del tubo de salida es de 2.0 cm, el radio del tubo de entrada es de 4.0 cm y el fluido es gasolina (densidad igual a 700 Kg/m3). Despreciar las pérdidas por rozamiento. [Solución: Q = 8´5 l/s]

6) ¿Cuál es la presión en el océano a una profundidad de 1500 m, suponiendo que el agua salada es un fluido incompresible y tiene un peso específico de 1025 kg/m2s2?

7) Una manguera de 75 mm de diámetro termina en una boquilla de 35 mm de diámetro. Si circula circula por ella un caudal de agua de 20 l/s, despreciando las pérdidas, determinar la presión en m.c.a., aguas arriba de la boquilla ( en el tramo de manguera de diámetro mayor) Nota: ρagua = 1000 Kg/m3 [Solución:: P = 21 m.c.a.] m.c.a.

8) La figura representa un depósito de agua, que desagua a través de un Venturi vertical y de una válvula que regula el caudal. El diámetro de entrada del Venturi es D = 100 mm y el de la garganta del Venturi Ventur es d = 40 mm. Cuandoo el caudal es de 486 l/min, la lectura del manómetro situado a la entrada del Venturi es de 29´52 29´ KPa. Calcular: a) presión en la garganta del Ventura (despreciar las pérdidas de carga en el venturi)

b) pérdida de carga en la tubería entre el depósito y la entrada del Venturi Datos: ρagua= 1000 kg/m3 [Solución: P = 12´65 KPa; Hf = 2´94 m]

600cm

30cm

9) Se quiere extraer agua de un depósito con un nivel de 12 m, para lo cual se utiliza un sifón que consta de seis tramos de tubería de PVC de 100 mm de diámetro (coeficiente de fricción de f=0´018), con las siguientes longitudes: Tramo 1: vertical 8 m (3m sumergidos por debajo de la SLL) Tramo 2: ascendente a 45º, 3 m Tramo 3: horizontal 10m Tramo 4: descendente 45º, 3 m Tramo 5: vertical 10 m Tramo 6: horizontal 200 m Los accesorios que tiene el sifón son: 4 codos de 45º (K=0´42); 1 codo de 90º (K=0´9); 1 válvula de pie con colador (K=0´8) y 1 válvula de compuerta abierta (K=0´19) a) Ilustrar la resolución del ejercicio con un esquema de la instalación Determinar: b) El caudal máximo que podría descargar este sifón en condiciones ideales (sin pérdidas de carga)

c) El caudal que descarga el sifón en condiciones reales (considerando las pérdidas) [Solución: a) Q = 78 l/s; b) Q = 11´38 l/s]

10) En una instalación de trasvase de keroseno desde el depósito de almacenamiento al depósito de consumo, se quiere instalar una bomba para que circule un caudal de 40 l/s de keroseno a 20ºC de densidad relativa 0´802. La tubería, de 300 m de longitud total es de fundición y tiene 150 mm de diámetro; consta de una válvula de retención, una válvula de compuerta y tres codos comerciales de radio medio. El depósito de está presurizado siendo 2´5 Kg/cm2 la presión que indica el manómetro. Se pide: a) calcular la potencia que la bomba a instalar comunica al fluido b) calcular la presión a la que se encuentra el fluido a la salida de la bomba c) calcular la presión a la que se encuentra el fluido a la entrada de la bomba d) determinar la diferencia de presión que experimenta el fluido a su paso por la bomba según los valores obtenidos en los apartados anteriores e) compruébalo aplicando la ec. de Bernoulli entre los extremos de la bomba Nota: considerar que la pérdida de carga en la tubería de aspiración (1) equivale al 20% de las pérdidas totales de la instalación f (tubería fundición) = 0´024 válvula de retención: K = 1´5 válvula de compuerta abierta: K = 0´19 codo comercial de radio medio: K = 0´75 salida depósito: K = 0´5 entrada a depósito: K = 1 Nota: 1 Kg/cm2 = 9´81. 104 Pa [Solución: Potencia = 18´98 Kw; Ps = 528´78 KPa: Pe = 54´36 KPa; ∆P = 474´42 KPa]

65m

50m

1

40m

B

11) Mediante una tubería de 150 m de longitud y 200 mm de diámetro de fundición (f=0´0225), se transporta petróleo crudo a 20ºC (ρr=0´86) desde un depósito de almacenamiento A hasta el de servicio B, presurizado. Se quiere conocer el caudal circulante. Despreciar las pérdidas menores. Datos: ρagua= 1000 kg/m3 ; 1bar =105 Pa [Solución: Q = 173´6 l/s]

80

A P =2bar 30

B