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PRÁCTICA No 3.- MECANICA DE FLUIDOS I MEC 2245
Fecha de entrega: 30/03/2015
o
1. La turbina de agua de la figura está siendo impulsada a 200 rpm por un chorro de agua a 20 C con 150 ft/s.
El dímetro del chorro es 2.5 in. Suponiendo que no hay pérdidas ¿Cuál es la potencia producida por la turbina?
¿A qué velocidad ω en revoluciones por minuto se producirá potencia máxima? Suponga que hay muchas
paletas en la turbina.
2. La bomba centrifuga de la figura tiene un caudal Q que abandona el rotor con un ángulo θ2 relativo a los
alabes, según se muestra. El fluido entra axialmente en la sección 1. Suponiendo un flujo incompresible y una
velocidad angular ω del rotor, obtenga una expresión para la potencia P requerida para moverlo.
3. Cuando la bomba de la figura proporciona 220 m3/h de agua a 20 oC desde el depósito, la pérdida total de
carga por fricción es de 5 m. El flujo se descarga a la atmósfera a través de una tobera. Estime la potencia en
kilovatios que la bomba proporciona al agua.
4.-El sistema bomba-turbina de la figura admite agua del depósito superior para proporcionar energía a la
ciudad. Por la noche bombea agua del depósito inferior al superior para restablecer la situación anterior. Para
un caudal de diseño de 15000 gal/min en cada dirección, la perdida de carga por fricción es de 17 ft. Estime la
potencia en kilovatios (a) extraída por la turbina y (b) requerida por la bomba.
5. La bomba de la figura mueve queroseno a 20oC a 2.3 ft3/s. La perdida de carga entre 1 y 2 es de 8 ft y la
bomba proporciona al flujo 8 hp. ¿Cuál sería la lectura h del manómetro en pies?
6. Fluye aire por un medidor de Venturi cuyo diámetro es de 2.6 in en la
parte de entrada (ubicación 1) y 1.8 in en la garganta (ubicación 2). Se
mide que la presión absoluta es de 12.2 psia a la entrada, y de 11.8 psia
en la garganta. Desprecie los efectos de la fricción y demuestre que el
gasto volumétrico puede expresarse como:
y determine el gasto del aire. Tome la densidad del aire como 0.075 lbm/ft 3 .
7. Un túnel de viento toma aire atmosférico a 20°C y 101.3 kPa mediante un ventilador grande que se ubica
cerca de la salida del túnel. Si la velocidad del aire en éste es de 80 m/s, determine la presión en el propio
túnel.
8. ¿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.
9. El diámetro interno del sistema de tuberías mostrado es de 6 pulg. El diámetro de la boquilla de salida es de
3 pulg. a) ¿Cuál es la velocidad Ve del flujo que sale por la boquilla? (no considere el flujo dentro de la tubería
como no viscoso). B) ¿Cuál es el momento respecto de A causado solo por el agua sobre la tubería? BC 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.
10. Entra agua axialmente a una bomba centrífuga, a la presión atmosférica, a razón de 0.12 m3/s y a una
velocidad de 7 m/s, y sale en la dirección normal a lo largo de la carcasa, como se muestra en la figura.
Determine la fuerza que actúa sobre la flecha (la cual también es la fuerza que actúa sobre el cojinete de ésta)
en la dirección axial.
11. Las turbinas de rueda Pelton son de uso común en las plantas generadoras de potencia eléctrica. En estas
turbinas, un chorro a alta velocidad, a una velocidad de Vj choca contra los cucharones, forzando a que la
rueda gire. Los cucharones invierten la dirección del chorro y éste sale de los mismos formando un ángulo β
con la dirección del propio chorro, como se muestra en la figura. Demuestre que la potencia producida por una
rueda Pelton de radio r, que gira de manera estacionaria a una velocidad angular de ω es Wflecha = ρωQ(Vj ωr)(1- cosβ), en donde ρ es la densidad y Q es el flujo volumétrico del fluido. Obtenga el valor numérico para
ρ=1000 kg/m3, r = 2 m, Q = 10m3/s , n=150 rpm, β= 160° y Vj = 50 m/s.
12. Se muestra un sistema de tuberías muy aislado térmicamente a través del cual fluye agua. En la tubería
superior, el agua que sale muestra un incremento en su energía interna de 23 kJ/kg por encima de la del agua
que entra en A; y el agua que sale por la tubería inferior tiene un incremento en su energía interna de 116
kJ/kg (estos incrementos son resultado de la fricción del flujo). Calcule la velocidad V, utilizando los datos que
se dan en el diagrama. Suponga que el agua es incompresible con una energía interna en el tubo de entrada de
140 kJ/kg.
PRÁCTICA No 3.- MECANICA DE FLUIDOS I MEC 2245
Fecha de entrega: 30/03/2015
Prob. 2
Prob. 1
Prob. 4
Prob. 3
Problema 5
Problema 8
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Problema 10
problema 7
Problema 9
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Problema 11
PRÁCTICA No 3.- MECANICA DE FLUIDOS I MEC 2245
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Problema 12