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• juan carlos rios pinedo

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UNAC – FIME

2013 – B

EXAMEN FINAL DE MECANICA DE FLUIDOS Resolver en forma ordenada y completa cada uno de los problemas propuestos. Problema 01.- (06 Puntos) A.- En flujo laminar totalmente desarrollado en una tubería circular, la velocidad en “R/2” (mitad del camino entre la superficie de la pared y la línea central) se mide en 6 m/s. Considerando el radio R= 20 mm. Determinar: 1.- La velocidad en el eje de la tubería (m/s). B.- Dos tuberías de idéntico material y longitud se conectan en paralelo. El diámetro de la tubería “A” es el doble del diámetro de la tubería “B”. Si se supone que el factor de fricción es el mismo en ambos casos y sin considerar pérdidas menores. Determinar: 1.- El cociente de las razones de flujo entre las dos tuberías. C.- Fluye agua en un canal cuya inclinación del fondo es de 0,002. La sección de área transversal con las dimensiones y los coeficientes de Manning para las superficies en diferentes subsecciones están dados en la figura. Determinar: 1.- La razón de flujo (m3/s) a través del canal 2.- El coeficiente de Manning efectivo del canal.

Problema 02.- (03 Puntos) Se tiene aire a 1 atm y 35 °C (𝝆 = 𝟏, 𝟏𝟒𝟓

𝑲𝒈 𝒎𝟑

, 𝝁 = 𝟏, 𝟖𝟗𝟓 𝒙 𝟏𝟎−𝟓 𝑷𝒂. 𝒔) que entra a

una sección de 7 m de largo de un ducto rectangular de 150 mm x 200 mm de sección transversal fabricado de acero comercial (𝛆𝟎 = 𝟎, 𝟎𝟒𝟓 𝐦𝐦). La velocidad promedio del aire en el ducto es de 7 m/s. Sin considerar los efectos de entrada. Determinar: 1.- La caída de presión (Pa) en el ducto. 2.- La Potencia (W) de accionamiento necesaria del ventilador para superar las pérdidas de presión en esta sección del ducto. Considerar 70 % de eficiencia del ventilador. Problema 03.- (04 Puntos)

depósito y lo alto del camión cisterna donde descarga la manguera es de 5m. La capacidad del camión cisterna es de 18 m3 y el tiempo de llenado es de 30 minutos. Considere que el factor de corrección de energía cinética en la descarga de la manguera es de 1,05 y una eficiencia del acoplamiento bomba – motor de 82 %. Determinar: 1.La pérdida de carga total del sistema (m) 2.- La potencia (KW) de accionamiento de la motobomba.

Problema 04.- (04 Puntos) Un tanque cilíndrico vertical de sección transversal de base A = 1 m 2 contiene agua a 20 °C

( 𝝆 = 𝟗𝟗𝟖

𝑲𝒈 𝒎𝟑

𝒚 𝝊 = 𝟏𝟎−𝟔

𝒎𝟐 𝒔

), el cuál esta

sometido a una presión de 15 KPa. La profundidad inicial del agua en el tanque es de 2 m. Se hace un orificio en el fondo del tanque de sección a = 20 cm 2 por el cuál sale el agua con una velocidad 𝐕 = √

𝟐𝐏 + 𝛒

𝟐𝐠𝐡 . Donde “P” es

la presión del tanque, “𝝆" es la densidad del agua y “h” es la elevación de la superficie del agua sobre la salida. Considerando g = 10 m2/s. Determinar: 1.- El tiempo (s) necesario para vaciar el agua del tanque. Problema 05.- (03 Puntos) Fluye agua hacia la sección en “U” de un tubo como se muestra en la figura. En la brida (1) la presión absoluta total es de 200 KPa y al tubo fluyen 42 Kg/s. En la brida (2) la presión total es de 150 KPa. En la sección (3) se descargan 10 Kg/s de agua hacia la atmósfera la cuál está a 100 KPa. Tome en cuenta el factor de corrección del flujo de la cantidad de movimiento igual a 1,03. Determinar: 1.- Las Fuerzas Fx y Fz en las dos bridas que conectan el tubo.

Un camión cisterna con

respiradero se debe llenar con petróleo (𝛒 = 𝟗𝟐𝟎

𝐊𝐠 𝐦𝟑

,

𝛍 = 𝟎, 𝟎𝟒𝟓 𝐏𝐚. 𝐬) de un depósito subterráneo con una manguera de plástico de 25 m de largo y 40 mm de diámetro, que tiene una entrada ligeramente redondeada K1 = 0,12 y dos codos suaves de 90° (K2 = 0,3 c/u). La diferencia de elevación entre el nivel del petróleo en el

Callao, Diciembre del 2013

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