1. Factor de fricción y potencia perdida

Por un conducto de acero estándar de 11⁄2ʺ, calibre 80, fluyen 5,3 m/s de alcohol etílico a 25 ºC. Determine:

  • El factor de fricción f.
  • La potencia perdida por metro de conducto.

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2. Medidor de Venturi

Por el medidor de Venturi de la figura, fluye agua a 60ºC. La gravedad específica del fluido manométrico es 1,25. Despreciando las pérdidas de energía, calcule el caudal volumétrico y la velocidad media del fluido en la sección A.

Figura:

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3. Balance de energía, rendimiento y potencia

Por el motor de la figura fluyen 0,25 m3/s de un aceite de gravedad específica 0,86. La pérdida total de energía en los conductos del sistema es de 1,4 m. Determine:

  • La cabeza del motor y la potencia entregada por el aceite al motor.
  • Si el motor tiene un rendimiento del 75 %, calcule la producción de potencia.

Figura:

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4. Área necesaria para flujo con velocidad determinada

Determine el área de la sección de un conducto requerido para transportar 3200 L/min de agua con una velocidad máxima de 6,0 m/s.

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5. Gravedad específica y Peso específico

En la figura siguiente se muestra un tanque cerrado que contiene gasolina (de densidad relativa 0,68) flotando en agua. Por favor, calcule la presión manométrica de aire por encima de la gasolina.

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6. Ecuación de Darcy y Diagrama de Moody

En el sistema esquematizado en la figura, fluye queroseno a 25 ºC desde el tanque presurizado, A, hacia el tanque B, a razón de 1000 L/min. La tubería utilizada es de cobre 2'', tipo K, de 30 m de longitud total. Los codos son de tipo estándar de radio largo y la entrada de depósito a tubería, de borde cuadrado.

  • Determine la pérdida de energía en el sistema.
  • La presión necesaria sobre el queroseno del tanque A para mantener el caudal.

Figura:

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7. Pérdidas lineales y locales en Tubería

El sistema de refrigeración de la figura está construido con una tubería de acero de 1⁄2" de diámetro exterior y 0,049'' de grosor de pared, con una longitud total de 30 m. El líquido refrigerante utilizado, de viscosidad dinámica μ = 3x10-4 Pa·s y gravedad específica sg = 1,25, fluye con un caudal de 1,70 L/min.

  • Calcule la diferencia de presión entre los puntos A y B.
  • Si el rendimiento mecánico de la bomba es del 85%, ¿qué potencia hay que suministrar a la bomba para compensar la pérdida de carga que se produce en el sistema?

Figura:

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8. Presión requerida y pérdidas lineales

En una planta de procesamiento químico, se necesita transferir 110 L/min de benceno (de gravedad específica sg = 0,86) a 50 ºC, desde un punto A hacia un punto B situado a 21 m por encima del primero. En el punto B se requiere una presión de 550 kPa. Para ello se dispone una bomba en A y se utilizan 240 m de conductos de plástico de 50 mm de diámetro interior. Despreciando las pérdidas de carga locales, determine:

  • La presión requerida a la salida de la bomba.
  • La potencia perdida debida a las pérdidas lineales en los conductos.

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9. Bomba y eficiencia

La bomba de la figura impulsa 150 L/min de un fluido cuyo peso específico es 9,43 kN/m3. La pérdida de energía entre los puntos 1 y 2 es de 1,04 m y las presiones son p1 = -15,80 kPa y p2 = 345 kPa respectivamente. Determine:

  • La cabeza de la bomba y la potencia transmitida por la misma al fluido.
  • La potencia consumida por la bomba, si esta tiene una eficiencia del 75%.

Figura:

Mecánica de Fluidos Problemas con solución paso a paso

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10. Extracción mediante Sifón

El sifón de la figura se utiliza para descargar agua a 15 ºC a la atmósfera. El tubo tiene un diámetro interior de 40 mm y termina en una boquilla de 25 mm de diámetro. Despreciando las pérdidas de energía en el sistema (fluido ideal), determine:

  • La velocidad a la salida de la boquilla (vF).
  • El flujo volumétrico descargado del depósito.
  • La presión en los puntos B, C, D y E.
  • Las condiciones de funcionamiento del sifón, la altura máxima del sifón (C) y la boquilla de salida (F).

Ejercicios resueltos de mecánica de fluidos Problemas y soluciones

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