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• Matías Córdova

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USACH-DIMEC Máquinas Hidráulicas – 15172 Abril 2019 Prof. Ing. Ricardo Reinoso V. Guía de Ejercicios N°1 – Cálculo de pérdida de carga Problema N°1: Se tienen dos depósitos separados por una altura de 25 m entre superficies libres. La presión relativa en el depósito inferior es de 200 kPa, mientras que en el depósito superior la presión es atmosférica. Se desea conectar ambos depósitos mediante una cañería de acero de 400 m de longitud. Con la ayuda de una bomba de 25 kW de potencia se pretende transportar un caudal de 0,2 m3/s de agua desde el depósito inferior al superior. Considerando un factor de fricción f=0,025, se pide determinar lo siguiente: a) El diámetro del conducto para cumplir la condición de caudal establecida. b) Debido a una falla en una unión situada a 4 m antes de que la cañería llegue al depósito superior, aparece una fuga de agua. Si se conoce que la pérdida de energía que el agua experimenta al pasar a través de la brida es de Δh = 100 Q2 siendo Q el caudal de agua que fuga a través de la brida. Determine el nuevo caudal que fluye por la instalación. Considere que el punto de falla está a la misma altura que el nivel del líquido en el depósito superior. Desprecie la energía cinética a la salida de la brida. Problema N°2: Se necesita determinar las condiciones para maximizar la cantidad de potencia hidráulica que se puede extraer (transmisión) de un flujo de agua a través de una tubería donde la pérdida de energía es debida únicamente a la fricción. Calcular la máxima potencia hidráulica (kW) que se puede obtener en el extremo de salida de una tubería de 4,8 km de longitud y 200 mm de diámetro interior cuando la presión manométrica en la entrada es de 6.900 kN/m2. Asumir que el coeficiente de fricción f = 0,028. Problema N°3: Una bomba hidráulica transporta agua a razón de 250 m3/h. Se determina que la pérdida de carga es de 3 mca entre la succión y la descarga de la bomba, si la potencia suministrada al fluido es de 6 kW, determine la altura columna de fluido manométrico registrada en el tubo en u. Considere para el fluido manométrico una densidad relativa de 13,5.

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USACH-DIMEC Máquinas Hidráulicas – 15172 Abril 2019

Problema N°4: Según el esquema adjunto, se determina que las pérdidas hasta la sección A son 4 𝑉12 /2𝑔 y las pérdidas en la reducción 0,05 𝑉22 /2𝑔. Si la presión en A es de 0,30 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 . Determinar el caudal Q en m3/s y la altura H en m. Considere además que el nivel de llenado del estanque H siempre es constante y que el fluido de trabajo es agua. Problema N°5: La potencia comunicada al fluido por una bomba, es de 10 CV. Si las pérdidas por fricción se pueden estimar es un valor 8𝑉 2 /2𝑔, y además los coeficientes de pérdida en la entrada K1 y en la salida K2 respectivamente son, 0,5 y 1,0. Se requiere determinar el caudal Q en m3/s.

Problema N°6: Se tiene un equipo de impulsión de 4 HP para elevar 4 l/s a 40 m de altura. La longitud total de la tubería es de 100 m y la velocidad media igual a 2 m/s. La eficiencia del equipo es 70%. Determine: a) La altura de elevación que debe tener el equipo de impulsión en mca. b) El diámetro de la tubería en mm. c) La pérdida de carga total de la instalación en m d) A su criterio, ¿cuál podría ser la altura máxima de z en el caso analizado? Problema N°7: En la instalación que se presenta, calcule: a) El caudal máximo si f = 0,018 b) Sin calcular y mediante inspección, ¿Cuál sería la pérdida de carga? c) Presión en el punto “a” en kPa Considere los siguientes datos L1 = 4 m, L2 = 4 m, f = 0,018 H = 4 m, K1 = 0,7; K2 = 0,5 𝜌𝑟 = 0,9, D = 50 mm, h = 0,05 m Problema N°8: Una sala industrial tiene las siguientes dimensiones, 60 m de largo, 30 m de ancho y 10 m en promedio de altura. Se desea estimar la potencia de los motores de ventilación para evacuar 10 veces el volumen del galpón en una hora. Suponga una caída de presión en las tuberías de 3 mm/metro de largo. La longitud de los tubos de evacuación son 100 m. Considere un rendimiento igual a 0,5 y una velocidad en el ducto de 8 m/s. 2