• Author / Uploaded
• Brenda Chávez

Citation preview

PROBLEMAS

1. En el tanque de la figura 1 entra agua en régimen estacionario por los tubos que se ven, y sale, también de la misma manera, a través de un tubo y un orificio en la que la velocidad de salida varía linealmente (crece). Si la velocidad del fluido es 50 pie/s en los puntos 1, 2 y 3, cuál es la velocidad máxima en la salida del orificio 4?

Vmáx

2. Se agrega agua a un recipiente de almacenamiento a una velocidad de 500 gal/min. Al mismo tiempo, fluye agua por la parte inferior a través de una tubería de 2” de diámetro interno a una velocidad promedio de 60 pie/s, tal

como se muestra en la figura 2. El recipiente de almacenamiento tiene un diámetro interno de 10 pie. Encontrar la velocidad a la cual el nivel de agua aumenta o disminuye.

3. Un aceite de S = 0,77 fluye por un tubo de 20 cm de diámetro, que se muestra en la figura; el flujo es estacionario y tiene una rapidez de flujo de peso de 1118,34 N/s. Si la presión y condiciones de elevación son PA = 0,56 kgf/cm2, ZA = 1,50 m, PB = 0,35 Bar, ZB = 6,10 m. Determinar: a) la dirección del flujo y la pérdida de carga entre A y B en términos de la altura de velocidad, c) la presión en el punto intermedio de la tubería cuya cota es de 2,10 m. Use unidades en S.I.

4. El sifón de la figura, está lleno de agua, descarga 150 L/s. Encontrar las pérdidas desde el punto 1 hasta el punto 3 en términos de la altura de la velocidad V2/2g. Encontrar la presión en el punto 2 si dos terceras partes de las pérdidas ocurren entre los puntos 1 y 2.

5.

Una tubería ha sido diseñada para dotar de agua potable a una ciudad. El caudal original consistía en un túnel a través de una montaña entre los puntos 2 y 4; de acuerdo a dicho diseño, no hay bombas en la región mostrada en la figura 3. La presión en el punto 1 de este diseño fue de 7 kgf/cm2 y en el punto 5 de 3,5 kgf/cm2, debido a la fricción en la tubería. El gasto es de 28 m3/s y la tubería de 3 m de diámetro.

a) Hacer un esquema dibujando las líneas de energía y de alturas piezométricas entre los puntos 1 y 5. b) Estudios geológicos posteriores mostraron que una falla atraviesa el túnel, por lo cual se decidió construir la tubería por encima de la montaña, siguiendo la superficie del terreno (suponer que la montaña es de 1200 m de altura y que se puede representar por un triángulo isósceles). Explicar porque es necesaria una estación de bombeo para esta segunda alternativa y calcular la potencia que las bombas transmitirán al agua para el gasto señalado ( Q = 28 m3/s). La presión manométrica de la tubería en la cima de la montaña (punto 3) no debe quedar debajo de la atmosférica. Dibujar las líneas de energía total (L.E.) entre los puntos 1 y 5 para las dos alternativas, suponiendo que la presión en el punto 1 es de 7kgf/cm2.

6.

E n la instalación mostrada en la figura, la pérdida de carga de A a B y desde C a D es de una altura de velocidad y desde B a C es de dos alturas de velocidad, siendo el díámetro constante de la tubería de 15 cm. a) Determine la presión en los puntos B y C. b) Dibuje la L.A.P. y a que conclusión lo lleva el gráfico con respecto a las alturas de presión

7. ¿Cuál es la potencia transmitida al fluido (requerida) para que 30 pie3/s de agua fluyan en la bomba de la figura? El diámetro de salida de la boquilla es 10 in. Si la eficiencia del motor es 90%, eficiencia de la bomba es 80%, determine la potencia puesta en la bomba. Además halle la presión en B. Las pérdidas de carga son: h fAB  4

8.

2 V20 2g

V2 h f B C  0,05 10 2g

Una compuerta, de peso despreciable tiene la forma de un cuadrante de cilindro y está articulada a lo largo de su borde, como se indica en la figura. Si la presión en A es 17,2 kPa, calcular: a) la altura h en el manómetro, b) la fuerza F necesaria para mantenerla cerrada.

9. En la tubería mostrada se tiene un flujo de agua de 58,86 kN/min cuando la carga es H = 10m.

a. Calcular las pérdidas, a través del sistema como función de la altura de velocidad K V 2 /2g b. Suponiendo que en el extremo

c.

de la tubería se coloca una boquilla que reduce el diámetro a 0,05 m, clacular el gasto y la presión en la sección justo antes de la boquilla; para ello considere que las pérdidas en la tubería son K V21 /2g + K V 22 /2g y que H = 7 m. En este caso V1 y V2 son las velocidades del agua en la tubería y boquilla respectivamente. Calcule la potencia del sistema.

d. Dibuje las L.A.P. y L.E. e. Localice y calcule el punto de presión máxima del sistema

10. Una tubería ABCD de diámetro constante, se compone de tres tramos rectos que miden respectivamente AB = 61.57 m; BC = 243.84 m y CD = 28.04 m. Las cotas geométricas de los extremos de cada tramo son: ZA = 238,45 m; ZB = 232,87 m; ZC = 189,25 m; ZD = 187,39 m. Un manómetro colocado en A indica una presión de 1,2 kgf/cm2 y otra medición en D indica una presión de 6,75 kgf/cm2. Determine a) la dirección del flujo en la tubería, b) la presión del agua en el punto E situado en la cota ZE = 213,36 m. La pendiente hidráulica m = pérdida de carga total (hf) / longitud total (L); la pérdida de carga en cada tramo viene dada por hf tramo = m (longitud del tramo). Muestre un gráfico de la tubería y dibuje L.A.P y L.E.