Taller 2

Universidad de Caldas Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Ingeniería Mecatrónica Mecánica de Fluidos. Taller 2. 1. Se tiene agua a 10°C (ρ = 999.7 kg/m3 y µ =1.307 x 10-3 kg/m·s) que fluye de manera estable en una tubería de 0.20 cm de diámetro y 15 m de largo a una velocidad promedio de 1.2 m/s. Determine: a) la caída de presión b) la pérdida de carga c) la necesidad de potencia de bombeo para superar esta caída de presión. 2. Se debe transportar aire caliente a 1 atm y 35°C en un ducto circular de 150 m de largo a una razón de 0.35 m3/s. Si la pérdida de carga en la tubería no debe superar 20 m, determine el diámetro mínimo del ducto.

3. Reconsidere el ejercicio anterior. Ahora se duplica la longitud del ducto mientras que su diámetro se mantiene constante. Si la pérdida de carga total debe permanecer constante, determine la caída en la razón de flujo a través del ducto. 4. Se tiene agua a 15°C (ρ = 999.1 kg/m3 y µ = 1.138 10 x -3 kg/m·s) que fluye a una razón de 8 L/s de manera estacionaria en una tubería horizontal de 30 m de largo y 4 cm de diámetro fabricada de acero inoxidable. Determine: a) la caída de presión, b) la pérdida de carga c) la potencia de bombeo necesaria para superar esta caída de presión. 5. Petróleo con ρ = 894 kg/m3 y µ = 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 congeladas 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. 6. En un sistema de calefacción de aire, el aire caliente a 40°C y 105 kPa de presión absoluta se distribuye a través de un ducto rectangular de 0.2 m x 0.3 m fabricado de acero comercial, a una razón de 0.5 m3/s. Determine la caída de presión y la pérdida de carga a través de una sección de 40 m de largo del ducto. 7. Una tubería horizontal tiene una expansión repentina desde D1 = 8 cm hasta D2 = 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 P1 = 300 kPa. Determine la presión corriente abajo P2, y estime el error que habría ocurrido si se hubiera usado la ecuación de Bernoulli. 8. Se debe extraer agua de un depósito de agua de 5 m de alto cuando se perfora un orificio redondeado de 3 cm de diámetro con pérdida despreciable en la superficie del fondo y se une un codo horizontal de 90° de longitud despreciable. Determine la razón de flujo del agua a través del codo si: a) el codo es un codo suave embridado y b) el codo es un codo esquinado sin álabes directores.