UNIVERSIDAD TÉCNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA INGENIERÍA MECÁNICA HORAS SEMANA: 2 HORARIO : PARALELO : “A” DOCENTE : Ing. Emilio Rivera Chávez FECHA DE ENTREGA: 25-07-11 Oruro – Bolivia
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UNIVERSIDAD TÉCNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA
INGENIERÍA MECÁNICA
HORAS SEMANA: 2
HORARIO :
PARALELO : “A”
DOCENTE : Ing. Emilio Rivera Chávez
FECHA DE ENTREGA: 25-07-11
Oruro – Bolivia
INGENIERÍA MECÁNICA
MECÁNICA DE FLUIDOS MEC 2245 “A” Página 1 de 30 1-2011
Aux: CHOQUE CASTRO DARIO EYNER
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PLAN DE TRABAJO
ÍNDICE
1 INFORMACIÓN DEL AUXILIAR. .................................................................. 2
2 METAS DE INSTRUCCIÓN Y OBJETIVOS DEL CURSO ........................... 2
3 CONTENIDO DE ENSEÑANZA ................................................................... 2
4 NUMERO DE EJERCICIOS RESUELTOS POR CLASE ............................. 4
5 CALENDARIO DEL CURSO ........................................................................ 4
6 PRÁCTICAS Y REPASOS ........................................................................... 4
7 PRÁCTICAS ................................................................................................. 5
7.1 PRACTICA Nº1 .......................................................................................... 5
7.2 PRACTICA Nº2 .......................................................................................... 8
7.3 PRACTICA Nº3 ........................................................................................ 12
7.4 PRACTICA Nº4 ........................................................................................ 15
7.5 PRACTICA Nº5 ........................................................................................ 19
7.6 PRACTICA Nº6 ........................................................................................ 22
7.7 PRACTICA Nº7 ........................................................................................ 23
7.8 PRACTICA Nº8 ........................................................................................ 27
8 ASISTENCIA DEL ALUMNADO ................................................................. 29
9 ENSEÑANZA .............................................................................................. 29
10 CALIFICACIÓN .......................................................................................... 29
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PLAN DE TRABAJO
1 INFORMACIÓN DEL AUXILIAR.
Nombre Choque Castro Dario Eyner
Carrera Ing. Mecánica
Lugar Ciudad Universitaria
E- mail dario_816 @hotmail.com
Celular 74127396
Fecha de entrega 22/02/10
2 METAS DE INSTRUCCIÓN Y OBJETIVOS DEL CURSO
El curso tiene como meta lograr que el estudiante comprenda y analice el estudio de
la mecánica de fluidos para su posterior aplicación.
3 CONTENIDO DE ENSEÑANZA
Se desarrollara cada tema del programa según se detalla a continuación:
CAPITULO I.
CONCEPTOS FUNDAMENTALES
Definición de un fluido.
Dimensión y unidades.
Campo de velocidades.
Viscosidad.
Descripción y clasificación de los movimientos de los fluidos.
Flujos viscosos y no viscosos.
Flujo laminar y turbulento.
Flujo compresible e incompresible.
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CAPITULO II.
ESTÁTICA DE FLUIDOS
Ecuación básica de la estática de los fluidos.
Variación de presión en el fluido estático.
Fuerza hidrostática sobre superficies sumergidas.
Fuerza hidrostática sobre una superficie plana sumergida.
Fuerza hidrostática sobre una superficie curva sumergida.
Flotación y estabilidad.
CAPITULO III.
ECUACIONES BÁSICAS EN FORMA INTEGRAL
PARA UN VOLUMEN DE CONTROL
Conservación de la masa.
Segunda ley de Newton.
Principio del momento angular.
Primera ley de la termodinámica.
CAPITULO IV.
ANÁLISIS DIMENSIONAL Y SIMILITUD
Naturaleza del análisis dimensional.
Teorema PI de Buckingham.
Determinación de los Grupos PI
Grupos a dimensionales de importancia en mecánica de fluidos.
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CAPITULO V.
FLUJO EN TUBERÍAS Y DUCTOS
Perdidas de carga mayores (factor de fricción) y perdidas menores.
Número de Reynolds, flujo laminar y turbulento.
Ecuaciones de factor de fricción.
Radio hidráulico para secciones transversales no circulares.
Ecuación de Darcy
Sistemas de línea de tuberías en serie.
Sistema de línea de tuberías en paralelo.
4 NUMERO DE EJERCICIOS RESUELTOS POR CLASE
El número de ejercicios resueltos por clase será según el grado de complejidad del
problema propuesto y el grado de asimilación del alumno.
Se resolverá de 2 a 3 ejercicios por clase.
5 CALENDARIO DEL CURSO
El calendario será en coordinación del Docente de la materia.
6 PRÁCTICAS Y REPASOS
Se plantea 8 prácticas de 6 - 15 ejercicios.
Se resolverán los exámenes parciales.
Se tomara examen a los alumnos por cada tema avanzado.
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7 PRÁCTICAS
7.1 PRACTICA Nº1
Se muestra un tanque cerrado
que contiene gasolina flotando en agua.
Calcule la presión de aire por encima de la
gasolina.
Se muestra un
recipiente cerrado que contiene
agua y aceite. Por encima del
aceite hay una presión de aire a
34 [kPa] por debajo de la
presión atmosférica. Calcule la
presión en el fondo del
contenedor en [kPa] (gage).
Determinar la presión
manométrica en psig. En el punto a, si el
líquido A tiene DR=0,75 y el líquido B.
DR=1,20 el líquido que rodea el punto a es
agua y el tanque a la izquierda está abierta a
la atmosfera.
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El tubo
que se muestra esta
llenado con mercurio
a 20 C calcule la
fuerza aplicada al
embolo.
Considere el tubo en U con un extremo
cerrado y el otro terminado en un embudo de 2 [in] de
altura. Se vierte mercurio en el embudo para atrapar el
aire en el tubo, que tiene 0,1 [in] de diámetro interno y una
longitud total de 3 [pies]. Suponiendo que el aire atrapado
se comprime isotérmicamente ¿cuál es h cuándo el
embudo empieza a desbordar? Ignore los efectos
capilares en este problema.
¿Cuál es la
densidad del fluido A?
¿Cuál es la diferencia de presión
entre los puntos A y B de los tanques?
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Encuentre la distancia d para el tubo
en U.
¿Cuál es la presión Pa? La
densidad relativa del aceite es 0,8.
¿Cuál es la presión manométrica
dentro del tanque? Este contiene aire.
Resolver en el sistema ingles
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7.2 PRACTICA Nº2
Problema 1 La descarga de un canal está
controlada por una compuerta basculante
contrapesada. La compuerta rectangular es
de 2,40 [m] de altura por 3[m] de ancho.
Determine el valor del peso W, de modo que
el agua se vierta justamente cuando la
profundidad de ésta en el canal sea de
1,20[m]. Sol. 6970[kg]
Problema 2 Con referencia a la figura
determinar las fuerzas horizontal y vertical,
debidas a la acción del agua sobre el cilindro de
1,8[m] de diámetro, por metro de longitud del
mismo.
Sol.
2336[kg] hacia la derecha
3600[kg] hacia arriba
Problema 3 Para una longitud de 4[m] de la
compuerta, determinar el momento no compensado
respecto del eje de giro O. debido al agua, cuando
alcanza el nivel A.
Sol.
18.000[kg-m] en el sentido de las agujas del reloj
Problema 4 Una barra de madera que pesa
5lb se monta sobre un pasador localizado por
debajo de la superficie libre. La barra tiene 10ft
de longitud y una sección transversal uniforme
y el pasador se encuentra a 5ft por debajo de
la superficie libre. ¿A qué ángulo α llegará la
barra cuando alcance el equilibrio una vez que
se ha dejado caer desde una posición vertical?
La sección transversal de la barra es 3/2 in2.
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Problema 5 Encuentre la fuerza total sobre la
compuerta AB causada por los fluidos. Suponga
DRaceite=0,6.
Encuentre la posición de esta fuerza medida desde el
fondo de la compuerta.
Problema 6 ¿Cuál es la fuerza resultante producida
por los fluidos que
actúan sobre la
compuerta AB cuya sección es un cuarto de
circulo?
El ancho de la compuerta es 1,3[m].
Encuentre la elevación del centro de presión a
partir del nivel del suelo.
Problema 7 Una compuerta parabólica
AB se encuentra pivoteada en A y
empotrada en B.
Si la compuerta tiene 10[ft] de ancho.
Determine las componentes de la fuerza
causada por el agua sobre la compuerta.
Problema 8 Se muestra un vertedero
cilíndrico de control, que tiene un diámetro
de 3m y una longitud de 6m calcule la
magnitud y la dirección de la fuerza
resultante causada por los fluidos sobre el
vertedero.
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Problema 9 ¿Cuál es la
fuerza vertical sobre la
fuerza si las dos
secciones del tanque
están completamente
aisladas la una de la
otra?.
Problema 10 Un tanque se encuentra
dividido en dos cámaras
independientes. La presión del aire
actúa en ambas secciones.
Un manómetro mide la diferencia entre
estas presiones. Una esfera de madera
(densidad relativa =0,6) se coloca en la
pared tal como se muestra.
Calcular la fuerza vertical sobre la
fuerza, calcular la magnitud
(solamente) de la fuerza horizontal
resultante causada por los fluidos
sobre la esfera.
Problema 11 Un tanque esférico se encuentra lleno de
agua y está apoyado por abajo, donde existe una presión
manométrica P1=300[kPa]. La parte superior del tanque
está unida con la parte inferior por medio de cincuenta
pernos con una fuerza de 5000[N] entre las Bridas. ¿Cuál
es la fuerza por perno? Cada mitad de la esfera pesa
2000[N].
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Problema 12 El tanque mostrado en la
figura está compuesto por tres
compartimientos 1,2 y 3 separados el
uno del otro.
El triángulo ABC tiene 3 [pies] de
longitud y separa los tres
compartimientos.
Encuentre la fuerza Vertical neta
sobre ABC causada por los fluidos en
contacto.
Problema 13 Existen cuatro
compartimientos
completamente separados
unos de otros. Un cuarto de
esfera reside en cada uno de
los compartimientos tal como
se muestra encuentre:
La fuerza vertical total
causada por los fluidos, la
fuerza horizontal causada por
los fluidos.
Problema 14 Un bloque de material con un
volumen de 0,028[m3] y con un peso de
290[N] se sumerge en agua. Una barra de
madera de 3,3[m] de longitud y sección
transversal de 1,935[mm2] se une al bloque y
a la pared. Si la barra pesa 13[N], ¿Cuál será
el ángulo Ө en el equilibrio?
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7.3 PRACTICA Nº3
Problema 1 Un caudal de agua de 0,3[m3] entra a un conducto rectangular. Dos de
las caras del conducto son porosas. Sobre la cara superior se agrega agua a
una tasa con una distribución parabólica como se muestra; sobre la cara frental,
parte del agua sale a una tasa determinada linealmente por la distancia desde el
extremo. Los valores máximos de ambas tasas están dados en metros cúbicos por
segundo por unidad de
longitud a lo largo del con-
ducto. ¿Cuál es la velocidad
promedio V del agua que
sale por el extremo del
ducto si éste tiene 0.3 [m]
de longitud y una sección
transversal de 0.01 [m2]?
Problema 2 Se está laminando acero caliente
en una acería. El acero que sale de la máquina
laminadora es un 10% más denso que antes de
entrar a ésta Si el acero se está alimentando
con una velocidad de 0,2 [m/s], ¿cuál es la
velocidad del material laminado? Existe un in
cremento del 9% en el ancho del acero.
Problema 3 En la figura se muestra un aparato al
cual entran 0,3[m3] de agua, en el eje de rotación,
los cuales se dirigen radialmente hacia afuera por
medio de tres canales idénticos cuyas áreas de
salidas son cada una de 0,05[m2] en dirección
perpendicular al flujo con respecto al aparato. El
agua sale formando un ángulo de 30” con relación
al aparato, medido desde una dirección radial,
como se muestra en el diagrama Si el aparato rota
en el sentido de las agujas del reloj con una velocidad de 10[rad/s] con respecto al
terreno, ¿cuál es la magnitud de la velocidad promedio del fluido que sale del
álabe, vista desde el terreno?
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Problema 4 Se fuerza agua hacia
adentro del aparato con un caudal
de 0.1 m3/s a través del tubo A, a
la vez que un aceite con densidad
relativa de 0.8 se fuerza con un
caudal de 0.03 m3/s a través del
tubo B. Si los líquidos son in-
compresibles y forman una mezcla
homogénea de gotas de aceite en
el agua, ¿cuál es la velocidad pro-
medio y la densidad de la mezcla que sale a través del tubo C que tiene un diámetro
de 0.3 m?
Problema 5 Considere el
flujo estacionario e
incompresible que pasa por
el dispositivo mostrado.
Determine la magnitud y
dirección del flujo volumétrico
a través del puerto 3.
Problema 6 Un flujo incompresible
fluye a través del depósito que se
muestra el flujo de entrada es
uniforme Con V1=2,5[pies/s] el
perfil de salida es lineal V2=kY el
ancho del depósito es
w=1,25[pies]. Encuentre K si el
flujo es estacionario.
Problema 7 Un flujo de 50[kg/s] circula a través
de la Tobera los diámetros son D1 = 20[cm]
y D2 = 6[cm], Calcular las velocidades media en
la sección 1 y 2 En [m/s].
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Problema 8 Agua fluye estacionariamente
a través de un tubo de longitud (L), Radio
R = 3[Pulg]. Calcule la velocidad uniforme
de entrada, (V) si la distribución de
velocidad a través de la salida está dada
Por:
sPiesuR
ruu 10;1 max2
2
max
Problema 9 Un conducto de 150 mm llega
0.072 [m3/s] de agua. El conducto se ramificar
en (2) dos como se muestra en la figura. Si la
velocidad en el conducto de 50 [mm] es de
12,0 [m/s]. ¿Cuál es la velocidad en el
conducto de 100[mm]?
Problema 10 Un codo reductor
bidimensional tiene un perfil de
velocidad lineal en la sección 1) el flujo
es uniforme en las secciones 2) y 3). El
flujo es incompresible y el flujo es
estacionario. Encuentre la magnitud y
dirección de la velocidad uniforme en la
sección 3).
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7.4 PRACTICA Nº4
Problema 1 Un chorro de agua sale por una
boquilla con una velocidad de 6 m/s y choca
con una placa plana estacionaria orientada en
forma perpendicular al chorro. El área de
salida de la boquilla es de 645 mm2. ¿Cuál es
la fuerza horizontal total ejercida sobre la placa
por los fluidos en contacto con ella? Resuelva
este problema utilizando dos volúmenes de
control diferentes.
Problema 2 ¿Cuál es la fuerza ejercida por
el agua y el aire sobre el montaje codo-
boquilla? El agua sale como un chorro libre
desde la boquilla. El volumen interior del
montaje codo-boquilla es de 0,1[m3].
Problema 3 A través del aparato mostrado
fluye agua con una tasa permanente. Se
aplica la siguiente información:
P1= 20[psi]man V1 = 10[pies/s]
D1= 15[in] D2 = 8[in] D3 = 4[in]
V2 = 20[pies/s]
¿Cuál es el empuje horizontal ejercido por
el aguay el aire?
Problema 4 A través del codo de doble
salida se mueve agua en forma permanente
con V1=[5 m/s]. El volumen interno del codo es
1[m3]. Encuentre las fuerzas vertical y horizontal
que el aire y el agua ejercen sobre el codo.
Suponga V2 = 10[m/s].
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Problema 6 A través de un codo reductor
fluye agua. Un tubo está soldado al codo
reductor y pasa a través de éste
conduciendo un flujo permanente de
aceite. a) Encuentre la componente de
fuerza horizontal que el agua ejerce sobre
el codo. b) Encuentre la fuerza horizontal
que el aire ejerce sobre el codo. c)
Encuentre la fuerza horizontal que el aceite
ejerce sobre el codo. d) Calcule la fuerza
total que el agua, el aire y el aceite ejercen
sobre el codo.
Problema 7 Un fluido incompresible fluye
estacionariamente en la región de entrada
de un canal bidimencional de altura 2h. La
velocidad uniforme en la entrada de un
canal es U1=20[pies/s]. La distribución de
velocidad en una sección aguas abajo se
muestra en las figuras.
Evalúe la velocidad máxima en la sección
aguas abajo. Calcule la caida de presin que
existiría en el canal si la fricción viscosa en
las paredes pudiera despreciarse.
Problema 8 Un chorro de agua, emitido
desde una tobera fija, choca contra un
alabe curvo, a un angulo de 90º. Que
se está alejando de la tobera a una
velocidad constante de 15[m/s]. El
chorro tiene un área de sección
transversal de 600[mm2] y una
velocidad de 30[m/s].Determine la
fuerza que debe aplicarse para mantener constante la velocidad del álabe.
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Problema 9 Un arreglo de un álabe curvo
y un carro se mueve horizontalmente
hacia un chorro de agua, en las
condiciones indicadas. La masa del
arreglo es M=20[kg] y su velocidad inicial,
Uo=5,75[m/s]. Desprecie la resistencia al
rodamiento y el arrastre aerodinamico.
Evalue el timpo y la distancia necesaria para que el arreglo se detenga.
Problema 10 Considere una serie de
álabes giratorios sobre los que incide un
chorro continuo de agua que sale una
tobera de 50 mm de diámetro a velocidad
constante, V=86,6 m/s. Los álabes se
mueven con velocidad constante, U=50
m/s. Note que todo el flujo másico que
sale del chorro cruza los álabes. Evalué el
ángulo de la tobera, α, requerido para
asegurar que el chorro entre de manera
tangente al borde delantero de cada
álabe. Calcule la fuerza que debe
aplicarse para mantener constante la velocidad del álabe.
Problema 10 Una rueda de Peltón es una forma de turbina hidráulica, adaptada a
situaciones de alta carga y bajo flujo. La rueda consta de una serie de álabes
montados sobre un rotor, como se muestra. Uno o más chorros se disponen para
golpear los álabes tangencialmente. En la práctica, es posible desviar la corriente de
chorro a través de ángulos, Ө, de hasta
165º. Considere la rueda Pelton y el
arreglo del chorro sencillo que se
muestran. Obtenga una expresión para
el momento torsor ejercido por la
corriente de agua sobre la rueda y la
salida de potencia correspondiente.
(Considere que la velocidad de los
álabes es U=wR) Determine el valor de
U/V requerido para maximizar la
potencia producida por la rueda.
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Problema 11 Quinientos litros de
agua por segundo fluyen a través de
la tubería. El flujo sale a través de un
área rectangular de longitud 0,8 m y
ancho de 40 mm. El perfil de
velocidad es parabólico. La tubería
pesa 1,000 N/m y tiene un diámetro
interno de 250 mm. ¿Cuáles son las
fuerzas sobre la tubería en A? La
presión manométrica de entrada P1=
100[kPa].
Problema 12 Un chorro de aire que sale a
través de una boquilla de 50[mm] choca con
una serie de álabes del rotor de una turbina.
La turbina tiene un radio promedio r = 0,6 m
hasta los álabes y rota con una velocidad
angular constante w. ¿Cuáles son la fuerza
transversal y el torque sobre la turbina si el
aire tiene un peso específico constante de
12[N/m3]?. Las velocidades que se muestran
se dan con respecto al terreno.
Problema 13 A través de un tubo con
diámetro interior de 6 in fluye agua. Encuentre
el momento total que el agua, el aire y el peso
de la tubería ejercen sobre ésta en la base A.
Ésta pesa 10 lb/ft. La presión manométrica en
A es de 10 lb/in2. El flujo es permanente.
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7.5 PRACTICA Nº5
Problema 1 La velocidad en el punto A
es 18[m/s]. ¿Cuál es la presión del
punto B si se ignora la Fricción?
Problema 2 Ignorando la fricción en la
tubería, calcule la potencia
desarrollada en la turbina por el agua
que sale desde un embalse grande.
Problema 3 Desde un embalse
grande entra agua a una tubería, y al
salir de ésta choca con una placa
deflectora de 90” como se muestra.
Si sobre el deflector se desarrolla un
empuje horizontal de 200[Ib], ¿cuál
es la potencia desarrollada por la
turbina?
Problema 4 Dentro de un
tanque grande se
encuentra agua con una
presión manométrica de
35kPa en su superficie
libre. Ésta se bombea a
través de una tubería,
como se muestra, y sale a
través de una tubería,
como se muestra, y sale a través de una boquilla para formar un chorro libre.
Utilizando los datos dados. ¿Cuál es la potencia requerida por la bomba?
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Problema 5 Una bomba extrae agua de
un tanque, como se muestra. La bomba
suministra 10 caballos de fuerza al flujo.
¿Cuál es la fuerza horizontal sobre el
soporte D requerida como un resultado
del flujo?
Problema 6 Si la bomba de la figura suministra
3.75 kW al flujo, ¿cuál es el caudal? Ayuda:
¿Cuál es la velocidad de flujo a la derecha de la
abertura del tubo en U?
Problema 7 ¿Cuál es la
potencia requerida para que
30 pies3 /s de agua fluyan en
la bomba de la figura? Ignore
la fricción en la tubería. El
diámetro de salida en la
boquilla es 10 pulg.
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Problema 8 El diámetro interno
del sistema de tuberías
mostrado es de 6 pulg. El
diámetro de la boquilla de
salida es de 3 pulg.
¿Cuál es la velocidad Ve del
flujo que sale por la boquilla?
(no considere el flujo dentro de
la tubería como no viscoso).
¿Cuál es el momento respecto
de A causado Solo por el agua sobre la tubería? 5C es paralelo a la dirección z
(solamente plantee la ecuación de momento de momentum). Puede considerarse que
la superficie libre se encuentra a una altura constante.
Problema 9 Calcular el caudal
que descarga la tubería de la
figura y las presiones en los
puntos 1, 2, 3 y 4. Aplicaciones
Bernoulli entre 0 y 5 (sin tener en
cuenta la contracción del chorro).
Problema 10 La bomba de la figura
da un caudal de agua de 100[l/s]
Calcular la potencia que la bomba
comunica al fluido.
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7.6 PRACTICA Nº6
Problema 1 El dibujo presenta un chorro de aire que se
descarga verticalmente. Los experimentos muestran que una
bola situada en el chorro permanece suspendida es una
posición estable. Se encuentra que la altura de equilibrio de
la bola en el chorro depende de D, d, V, ρ, μ y W, donde W
es el peso de la bola. Se sugiere recurrir al análisis
dimensional para correlacionar los datos experimentales.
Encuentre los parámetros II que caracterizan este fenómeno.
Problema 2 A velocidades muy bajas, la fuerza de arrastre sobre un objeto es
independiente de la densidad del fluido. Por ello, la fuerza de arrastre, F sobre una
pequeña esfera es una función sólo de la velocidad, V, la viscosidad del fluido, µ, y
el diámetro de la esfera, D. Emplee el análisis dimensional para expresar la fuerza
de arrastre como una función de estas variables.
Problema 3 El espesor de la capa límite, , sobre una placa plana lisa en un flujo
incomprensible sin gradientes de presión depende de la velocidad de corriente libre,
U, la densidad del fluido, , la viscosidad del fluido, , y la distancia desde el borde
delantero de la placa, . Exprese estas variables en forma adimensional.
Problema 4 Los experimentos muestran que la caída de presión debido al flujo a
través de una contracción repentina en un ducto circular puede expresarse como:
( )
A usted se le ha pedido organizar algunos datos
experimentales. Obtenga los parámetros
adimensionales resultantes.
Problema 5 Considere la bomba de
chorro que se muestra. Se necesita un
análisis dimensional para organizar los
datos de funcionamiento medidos para
la bomba de chorro. La dependencia
funcional es ( )
Determine el número de grupos
dimensionales necesarios para
caracterizar la bomba de chorro.
Obtenga grupos adimensionales que
contengan el flujo volumétrico Q, y la
viscosidad, μ.
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PLAN DE TRABAJO
7.7 PRACTICA Nº7
Problema 1 Una bomba sumergible de
pozo profundo entrega 745 gal/h de
agua a 60 ºF, mediante un conducto de
acero de 1 pulg. Calibre 40. Cuando se
pone en funcionamiento en el sistema
que se muestra en la figura, si la
longitud total del conducto es de 140
pies. Calcular la potencia transmitida
por la bomba al agua.
Problema 2 Para el sistema que
se muestra, calcule la potencia
que transmite la bomba al agua,
para bombear 50[gal/min] de
agua a 60[ºF] hacia el tanque. El
aire en éste está a 40[lb/in2]
relativa. Considere la pérdida
por fricción en el conducto de
descarga cuya longitud es de
225[pies], y desprecie cualquier
otra pérdida.
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PLAN DE TRABAJO
Problema 3 Se está entregando agua a
10[ºC] hacia un tanque sobre el techo de un
edificio, como se muestra en la figura. El codo
es estándar. ¿Qué presión debe existir en el
punto A para que se entreguen 200[L/min]?
Problema 4 Calcule la velocidad del
flujo de volumen de alcohol etílico a
Fo77 que se presentaría si la
presión en el tanque A fuera
2lg100 PuLb rel. Longitud Total de
la Tubería es de 100 Pies.
Problema 5 Se encuentra
fluyendo agua a 40[ºC] de A
hacia B a través del sistema
mostrado. Determinar la
velocidad de flujo de Volumen
de Agua si la distancia vertical
entre las superficies de los 2
depósitos es de 10[m] Ambas
tuberías son de hierro cubierto
de asfalto .Los codos son
estándar.
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PLAN DE TRABAJO
Problema 6 Para el sistema
mostrado, calcule la distancia
vertical entre las superficies de
los dos depósitos cuando el
agua a 10C fluye de A hacia B
a una velocidad de 0,03 m3/s.
Los codos son estándar. La
longitud total de la tubería de 3
in es de 100m. Para la tubería
de 6in es de 300m. Utilice
ξ=6,0E-5m para la rugosidad
de la tubería.
Problema 6 Determine el
tamaño requerido de
tubería nueva de acero
calibre 80 para transportar
agua a 160[ºF] con una
caída máxima de presión
de 10[lb/in2] por 1000[pies]
cuando la velocidad de flujo
es 0,5[pies3/s].
Problema 7 En un proyecto de
contaminación de agua, el agua
contaminada se bombea
verticalmente hacia arriba 80 ft y
después ésta es rociada en el aire
para incrementar el contenido de
oxígeno en el aguay para
evaporar materiales volátiles. El
agua contaminada tiene un peso
específico de 64 lb/ft3 y una
viscosidad dinámica de 4E-5
lb*s/ft2. La velocidad de flujo es de
0,5 ft3/s. La presión en la entrada
de la bomba es de 3,5 lb/in2 por
debajo de la presión atmosférica.
La longitud total de la tubería de
descarga es de 82 pies. La boquilla tiene un coeficiente de resistencia de 2,5 basado
en la cabeza de velocidad en la salida de la boquilla. Calcule la potencia entregada
por la bomba hacia el fluido.
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PLAN DE TRABAJO
Problema 8 En el sistema
mostrado se encuentra
fluyendo aceite a una
velocidad de 0,015[m3/s].
Los datos para el sistema
son:
Problema 9 Se encuentra
fluyendo queroseno a 25[ºC] en
el sistema que se muestra. La
longitud total de tubería de cobre
tipo K de 2[in] es de 30[m]. Las
dos vueltas a 90º tienen un radio
de 300[mm]. Calcule la velocidad
de flujo de volumen en el tanque
B si una presión de 150[kPa] se
mantiene sobre el queroseno en
el tanque A.
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PLAN DE TRABAJO
7.8 PRACTICA Nº8
Problema 1 Se
muestra un sistema
con ramas en el
cual la presión en A
es de 700[kPa] y la
presión en B es de
550[kPa]. Cada
rama tiene una
longitud de 60[m].
Desprecie las pérdidas en las uniones, pero tome en cuenta todos los codos. Si el
sistema transporta aceite con un peso específico de 8,80[kN/m3], calcule la velocidad
de flujo de volumen total. El aceite tiene una viscosidad cinemática de 4,8x106[m2/s].
Problema 2 En el sistema
de tubería ramificado que
se muestra, se encuentran
fluyendo 850 L/min de
agua a 10 °C a través de
una tubería Calibre 40 de
4 pulgadas en A. El flujo
se divide en dos tuberías
Calibre 40 de 2 pulg. como
se muestra y después se
juntan en el punto B. Calcule (a) la velocidad de flujo en cada una de las ramas y (b)
la diferencia de presión PA – PB. Incluya el efecto de las pérdidas menores en la
rama inferior del sistema. La longitud total de tubería en la rama inferior es de 60 m.
Los codos son estándar.
Problema 3 En el
sistema de tubería
ramificado que se
muestra, se
encuentran fluyendo
1350 [gal/min] de
benceno (sg=0,87)
a 140[ºF] en una
tubería de 8[in].
Calcule la velocidad de flujo de volumen en las tuberías de 6 y 2[in]. Todas las
tuberías son de acero calibre 40 estándar.
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PLAN DE TRABAJO
Problema 4 Una
tubería de 150[mm] se
ramifica en una de
100[mm] y otra de
50[mm] como se
muestra. Ambas
tuberías son de cobre y
tienen un longitud de
30[m]. Determine cuál debería ser el coeficiente de resistencia K de la válvula, con la
finalidad de obtener velocidad de flujo volumen iguales en cada rama.
Problema 5 Para el
sistema que se
muestra en la figura
12.10, la presión en A
se mantiene constante
a 20 Ib/pulg2 relativas.
La velocidad de flujo
de volumen total que
sale de la tubería B
depende de qué válvulas se encuentren abiertas o cerradas. Utilice K = 0.9 para
cada codo, pero desprecie las pérdidas de energía en las Tres. También, puesto que
la longitud de cada rama es corta, des precie las pérdidas de fricción en las tuberías.
La tubería en la rama 1 tiene un diámetro interior de 2 pulg. y la rama 2 tiene un
diámetro interior de 4 pulg. Calcule la velocidad de flujo de volumen del agua en
cada una de las siguientes condiciones;
a. Ambas válvulas se encuentran abiertas
b. Solamente la válvula en la rama 2 se encuentra abierta.
c. Solamente la válvula en la rama 1 se encuentra abierta.
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PLAN DE TRABAJO
8 ASISTENCIA DEL ALUMNADO
El ingreso a clases será libre
Se controlara la asistencia al inicio y al final de la clase
La asistencia a los exámenes será libre, (no se volverá a evaluar el examen si no
asiste al examen).
9 ENSEÑANZA
Se realizara la solución de problemas de acuerdo a los temas indicados
anteriormente.
Se responderá a todas las preguntas e inquietudes de los alumnos.
10 CALIFICACIÓN
La asistencia son puntos adicionales a la nota final de cada alumno (la asistencia no
fue obligatorio),
Asistencia ………………………… 20%
8 Prácticas en aula (Talleres) …… 80%
Calificación final ………………… 100%
…………………………………… ……………………………..
Aux. Choque C. Dario E. Ing. Emilio Rivera Chávez
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