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• Oscar Yovera Atoche

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MISCELANEA DE PROBLEMAS Ecuación de la Energía 1. Encuentre la velocidad 𝑉𝑉1 del agua en el tubo vertical mostrado en la figura. Suponga que no hay pérdidas.

2. Fluye agua a razón de 600 L/min en una tubería horizontal de 4 cm de diámetro, con una presión de 690 kPa. Si se mide que la presión después de un ensanchamiento a 6 cm de diámetro es de 700 kPa, calcule la pérdida de carga hidráulica en el ensanchamiento.

5. De un depósito a presión sale agua como se muestra en la figura. Calcule el gasto si en la sección A: (a) Conectamos una boquilla con salida de 5 cm de diámetro. (b) Conectamos un difusor con diámetro de salida de 18 cm. (c) La dejamos como tubo abierto, como se muestra Desprecie las pérdidas para todos los casos.

6. Relacione el gasto del agua que pasa por el medidor flujo Venturi que se ilustra en la figura con el diámetro y la lectura en el manómetro. Suponga que no hay pérdidas.

3. Calcule la presión p1 mostrada en la figura, necesaria para mantener un gasto de 0.08 m3/s de agua en un tubo horizontal de 6 cm de diámetro que va a una boquilla, si el coeficiente de pérdida basado en V1 es 0.2 entre el manómetro y la salida.

4. En la figura, desprecie todas las pérdidas y pronostique el valor de H y p si: (a) h = 15 cm (b) h = 20 cm

7. En la figura, ¿cuál es la profundidad mínima H posible para evitar la cavitación? Suponga una presión de vapor de 6 kPa absoluta y un coeficiente de pérdida global de 8 basado en 𝑉𝑉2 e incluyendo la pérdida a la salida. Desprecie las pérdidas hasta el ensanchamiento.

8. El coeficiente de pérdida global en el sifón mostrado en la figura P4.91 es 4; hasta la sección A es 1.5. ¿A qué altura H dejará de funcionar el sifón?

13. Encuentre las componentes de la fuerza horizontal del agua en el codo horizontal que se muestra en la figura P4.120 si p1 es 200 kPa.

9.

La bomba que se muestra en la figura es 85% eficiente. Si el aumento de presión es 120 psi, calcule la entrada de energía requerida en caballos de potencia. 14. Desprecie los efectos viscosos, suponga perfiles de velocidad uniformes y encuentre la componente horizontal de la fuerza que actúa sobre la obstrucción mostrada en la figura.

10. Entra aire a un compresor con una velocidad insignificante a 85 kPa absoluta y a 20 ºC. Sale con una velocidad de 200 m/s a 600 kPa absoluta. Para un flujo másico de 5 kg/s, calcule la temperatura de salida si la potencia requerida es de 1500 kW y: (a) No hay transferencia de calor (b) La tasa de transferencia de calor es 60 kW Cantidad de Movimiento 11. Una boquilla y una manguera están conectadas a la escalera de un camión de bomberos. ¿Qué fuerza es necesaria para sostener una boquilla alimentada por una manguera de 9 cm de diámetro con una presión de 2000 kPa? El diámetro de salida de la boquilla es de 3 cm. 12. Encuentre la fuerza horizontal del agua en el codo horizontal que se muestra en la figura.

15. Suponiendo distribuciones de presión hidrostática, perfiles de velocidad uniformes y efectos viscosos insignificantes, encuentre la fuerza horizontal necesaria para mantener la compuerta de desagüe en la posición mostrada en la figura.

16. Para el sistema mostrado en la figura, calcule la presión 𝑝𝑝2 aguas abajo si 𝑝𝑝1 = 60 kPa y 𝑉𝑉1 = 20𝑚𝑚/𝑠𝑠. Desprecie las pérdidas. (Nota: la presión inmediatamente después de la expansión del tubo es 𝑝𝑝1 .)

17. Un chorro horizontal de agua de 10 cm de diámetro con m˙ 300 kg/s incide sobre una placa vertical. Calcule: (a) La fuerza necesaria para mantener estacionaria la placa (b) La fuerza necesaria para desplazar la placa del chorro a 10 m/s (c) La fuerza necesaria para acercar la placa hacia el chorro a 10 m/s 18. Determine el flujo másico que sale del chorro que se muestra en la figura si se requiere de una fuerza de 700 N para: (a) Mantener estacionario el cono (b) Desplazar el cono del chorro a 8 m/s (c) Acercar el cono al chorro a 8 m/s

19. Determine las componentes de la fuerza del vapor sobrecalentado que actúa sobre el álabe mostrado en la figura si: (a) El álabe está estacionario (b) El álabe se mueve hacia la derecha a 100 m/s (c) El álabe se mueve hacia la izquierda a 100 m/s

20. Un vehículo con masa de 5 000 kg se desplaza a 900 km/h. Es desacelerado al bajar en el agua un cucharón de 20 de ancho a una profundidad de 6 cm. Si el agua es desviada 180º, calcule la distancia que el vehículo debe recorrer para que la velocidad se reduzca a 100 km/h.