Solucionario 6i413z

UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA TALLER DE MECÁNICA DE FLUIDOS ECUACIONES FUNDAMENTALES DE HIDRÁULICA

1. En la figura se muestra la bifurcación de un tubo circular que tiene los diámetros indicados. El agua que escurre dentro de los tubos entra en A y sale en C y D. Si la velocidad media en B es de 0.60 m/s, y en C es de 2.70 m/s, calcular: a) las velocidades medias en A y D; b) el gasto total y c) el gasto en cada rama de la tubería.

C A

VC

B

DC = 0.10 m

VA

VD DA = 0.15 m

DB = 0.30 m

D DD = 0.05 m

2. Hallar el caudal ideal a través del sistema de tuberías mostrado.

3. Dos tanques de agua están conectados por una tubería de 1220 m de longitud y 0.25 m de diámetro. El nivel en el recipiente superior está a 37 m por encima del nivel del tanque inferior. El gasto que transporta la tubería es de 0.128 m3/s. determinar: a) la pérdida de carga total (energía disponible para ser disipada); b) la presión que existe en la sección, a la mitad de la tubería, si dicha sección se encuentra a la misma elevación que el nivel del tanque inferior, siendo que la mitad de la energía disponible se pierde desde el tanque superior hasta dicha sección.

1

L = 1220 m D = 0.25 m

37 m 2

3 P3 = ?

4. Un chorro de agua es descargado desde una boquilla con un diámetro efectivo d’ = 0.075 m y una velocidad V = 23 m/s. a) Calcular la potencia del chorro. b) Si la boquilla es alimentada por una tubería desde un almacenamiento cuyo nivel se encuentra 30 m arriba del chiflón, calcular la pérdida de energía en la conducción y la eficiencia de la misma. Nota: Potencia P = ρQH, donde ρ: densidad del fluido, Q: Caudal, energía total disponible Eficiencia E = (Preal/Pteórica) x 100

H = 30 m V d’

5. Un medidor vénturi, el cual consta de una porción convergente seguida por una garganta de diámetro constante y luego por una porción gradualmente divergente, se utiliza para determinar el caudal en una tubería. El diámetro de la sección 1 es 6 pulgadas y en la sección 2 es 4 pulgadas. Encontrar el caudal a través de la tubería cuando fluye aceite con densidad relativa 0.9 y P1-P2 = 3 psi.

Q 1

2

1

6. Se hace fluir agua con una presión manométrica de 506625 Pa desde la calle a un edificio de oficinas a 0,9 m/s a través de una tubería de 0,2 m de diámetro. La tubería se reduce a 0,1 m de diámetro en el piso superior (a 20 m por encima del suelo) donde se ha dejado un grifo abierto. Calcule la velocidad de salida del agua por el grifo y la presión manométrica de la tubería en el piso superior (a 20 m de altura).

7. Un tanque a una altura h = 25 m y de diámetro D = 3.0 m suministra agua a una casa. Un tubo horizontal en su base tiene un diámetro d = 1.5 pulgada. Para atender las necesidades de la casa, el tubo ha de suministrar agua con un caudal Q = 0.10 pie3/s. a) Si el agua fluye con la rapidez máxima, ¿qué presión tendría el tubo horizontal (PB)? b) Un tubo más pequeño, de diámetro d' = 1.905 cm, abastece el tercer piso de la casa, situado a 7.0 m sobre el nivel del suelo. ¿Cuáles son la velocidad de flujo y la presión del agua en este tubo (Vc y Pc)? Nota: desprecie las pérdidas por fricción en el sistema.