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EJERCICIOS TEMA 3 PRINCIPIOS BASICOS DE LA HIDRAULICA
1.-Se desea determinar el diámetro (D) necesario para transportar 350 l/min de un combustible con viscosidad cinemática υ = 7 x 10-6 m2/s. Considerar régimen laminar
υ = 7 x 10-6 m2/s
Q = 350 l/min
Q = VxA
Re = (VD)/υ
Lo primero que debemos hacer, es verificar que todos nuestros datos estén en las mismas unidades para poder trabajar. Como el gasto está en l/min, lo debemos convertir de la siguiente manera:1m3 = 1000LQ = 350LQ = 0.35 m3/min
Ahora, este valor, podemos sustituirlo en la fórmula para gasto que se dio al inicio:
De donde A, es el área del círculo, quedando de esta forma:
De donde despejamos la velocidad para sustituirla en la ecuación de Reynolds:
Considerando que tenemos un régimen laminar, y haciendo uso de las tablas, sabemos que Re≥2000:
2000 = (VD)/υ
Así, solo nos queda despejar el diámetro (D), quien resulta:
D = 0.53m
2.- Determinar la pérdida de carga, en un tramo de tubería nueva, de fundición sin
recubrimiento de 30 cm de diámetro interior y un kilómetro de longitud, si:
a) Fluye agua a 15°C, con una velocidad de 1.5 m/s.
Aplicando el número de Raynolds tenemos que:
Enseguida calculamos:
f=0.019
b) Fluye Fuel Oil medio a 15°C, con la misma velocidad.
Aplicando el número de Raynolds tenemos que:
Enseguida calculamos:
f= 0.022
3.-Agua fluye en un tubo de 152 mm de diámetro, con un gasto de 89 lt/s, la pérdida de energía entre dos secciones separadas 30 m es de 3.80 m.
a) Determinar el factor de fricción.
b) Determinar la rugosidad relativa del tubo.
c) Identificar el material del tubo.
4.- Un caudal de 44 lt/s, de un aceite de viscosidad absoluta igual a 0.0103 kg/m2 y de densidad relativa igual a 0.850, está circulando por una tubería de 30 cm de diámetro y 3 km de longitud, ¿Cuál es la pérdida de carga en la tubería?
Primeramente calculamos la velocidad, utilizando la formula del gasto.
Q = V X A de donde despejamos V=Q/A.
Por lo tanto V= 0.61972 m/s.
Aplicando el número de Raynolds tenemos que:
Como es flujo laminar f= 0.041
5.- Para la figura, esta fluyendo un aceite desde el depósito A, a través de una tubería nueva, de rugosidad igual a 0.012 cm, de 15 cm de diámetro y 150 m de longitud hasta el punto B, a una elevación de 30 m sobre el nivel del mar, ¿Qué presión tendrá que actuar sobre A, para que circulen 13 lt/s de aceite?; la viscosidad cinemática es igual a 2x10-6 m2/s; la densidad relativa es de 0.848.
Calculamos el área de la región.
Utilizando la tabla de moody tenemos que:
Finalmente sustituimos valores y encontramos el valor de la presión que actúa sobre A.
6.-Calcular el gasto en “1”, si la presión manométrica en es de 2.07 kg/cm2, despreciar las pérdidas.
Partiendo de la fórmula de la energía tenemos que:
De donde obtenemos:
Y encontramos que :
7.-En el sifón mostrado en la figura, calcular la velocidad del agua, el gasto y la presión, en la sección B; despreciar las perdidas.
Partiendo de la fórmula de la energía tenemos que:
De donde obtenemos:
8.-Un chorro de agua es descargado por un sifón de 2.5 cm de diámetro, en dirección vertical y ascendente; suponemos que el chorro permanece circular y que se desprecian las pérdidas de energía durante el ascenso.
a) Calcular el diámetro del chorro en un punto a 4.60 m, sobre la boquilla del sifón, si la velocidad del agua al salir es de 12 m/s.
b) Determinar la presión que debe leerse en el manómetro M, si el diámetro en la tubería es de 0.10m y el desnivel igual a 0.40, considere despreciable la pérdida de energía entre las secciones 0 y 1.
c) Si el chorro forma con la horizontal un ángulo de 45° y se desprecia la fricción con el aire, determinar la altura máxima que alcanzará y la velocidad en ese punto.