Problemas Resueltos Ecuacion de Carga

8. Considere el flujo de petróleo con densidad 894 (kg/m 3) y viscosidad 2.33 (kg/m s) en un oleoducto de 40 (cm) de diámetro a una velocidad promedio de 0.5 (m/s). Una sección de 300 (m) de largo del oleoducto pasa a través de las aguas de un lago. Sin considerar los efectos de entrada, determine la potencia de bombeo requerida para superar las pérdidas de presión y para mantener el flujo de petróleo en la tubería.

9. Una tubería horizontal tiene una expansión de diámetro repentina desde 8 (cm) hasta 16 (cm). La velocidad del agua en la sección más pequeña es de 10 (m/s) y el flujo es turbulento. La presión en la sección más pequeña es de 300 (KPa). Cuando se considera el factor de corrección de energía cinética como 1.06 tanto en la entrada como en la salida, determine la presión en la sección más grande y estime el error en que se habría incurrido de haber utilizado la ecuación de Bernoulli.

10. Se tiene agua a 70 °F que fluye por medio de gravedad desde un depósito grande a una elevación hasta uno más pequeño a través de un sistema de tubería de hierro fundido de 120 (ft) de largo y de 2 (in) de diámetro que incluye cuatro codos embridados estándar, una entrada redondeada, una salida con borde agudo y una válvula de compuerta completamente abierta. Si se considera la superficie libre del depósito más bajo el nivel de referencia, determine la elevación del depósito más alto para una razón de flujo de 10 (ft3/min).

11. Un tanque cilíndrico de 3 (m) de diámetro inicialmente está lleno con agua 2 (m) sobre el centro de un orificio (hecho sobre la pared del tanque) de borde agudo y 10 (cm) de diámetro. La superficie del tanque de agua está abierta a la atmósfera y el orificio drena a la atmósfera. Si desprecia el efecto del factor de corrección de energía cinética, calcula (a) la velocidad inicial de flujo del tanque y (b) el tiempo que se requiere para vaciar el tanque. ¿El coeficiente de pérdida del orificio provoca un aumento considerable en el tiempo de drenado del tanque?

12. Un tanque de agua lleno con agua que el sol calentó a 40 °C servirá para duchas en un campo que usa flujo impulsado por gravedad. El sistema incluye 20 (m) de tubería de hierro galvanizado de 1.5 (cm) de diámetro con cuatro codos esquinados de 90° sin álabes directores y una válvula de globo totalmente abierta. Si el agua fluye a una razón de 0.7 (L/s) a través e la ducha, determine qué tan alto, del nivel de la salida de la ducha, debe estar el nivel del agua en el tanque. No considere las pérdidas en la entrada y la regadera, e ignore el efecto del factor de corrección de energía cinética

13. En edificios altos, el agua caliente del tanque del agua circula a través de un lazo, de modo que el usuario no tiene que esperar a que se drene toda el agua fría en las grandes tuberías antes de que el agua caliente comience a salir. Cierto lazo de recirculación tiene tuberías de hierro fundido de 40 (m) de largo y 1.2 (cm) de diámetro con seis codos suaves roscados de 90° y dos válvulas de compuerta totalmente abiertas. Si la velocidad de flujo promedio a través del lazo es de 2.5 (m/s), determine la potencia necesaria para la bomba de recirculación. Considere que la temperatura promedio del agua es de 60 °C y la eficiencia de la bomba es de 70%.

14. Considere el campo de velocidad bidimensional estacionario incompresible V = (ax + b) i + (-ay + c) j, donde a, b y c son constantes. Calcule la presión como función de x y y.

15. Considere el flujo estacionario incompresible paralelo laminar de un fluido viscoso que se desliza entre dos paredes verticales infinitas. La distancia entre las paredes es h y la gravedad actúa en dirección z negativa (hacia abajo). No hay gradiente de presión aplicado (forzado) que conduzca al flujo: el fluido se desliza solo por la gravedad. La presión es constante en todas partes en el campo de flujo. Calcule el campo de velocidad y dibuje el perfil de velocidad con el uso de las variables adimensionales adecuadas.