Problemas de Tecnología de Fluidos y Calor. Curso 2006/2007

Boletín nº 3. Mecánica de fluidos. Ecuación general de la energía.

14. Determine la eficiencia mecánica de la bomba, colocada según la configuración de medición de prueba de la figura, si la entrada de potencia es de 2,87 kW y se encuentra bombeando 1900 l/min de aceite de peso específico 8,80 kN/m3. (R: 77 %)

15. El sistema de la figura permite medir la pérdida de energía en una válvula. Si la velocidad de flujo del aceite es de 1,2 m/s y la pérdida de energía se expresa como K(v2/2g), calcule el valor del coeficiente de resistencia K. (R: 72,75)

16. Calcule la potencia transmitida por el aceite al motor de la figura, si la rapidez de flujo es de 0,25 m3/s y existe una pérdida de energía de 1,4 m en el sistema de conductos. Si el motor tiene una eficiencia del 75%, calcule la producción de potencia. (R: 16,79 kW; 12,6 kW)

17. La bomba de la figura impulsa 150 l/min de un fluido cuyo peso específico es de 9,43 kN/m3. Si la pérdida de energía entre los puntos 1 y 2 es de 1,04 m y las presiones manométricas, de dichos puntos, son p1 = -15,80 kPa y p2 = 345,0 kPa respectivamente, determine:

a) la potencia que debe transmitir la bomba. (R: 1,11 kW)

b) la potencia de entrada en la bomba, si la ésta funciona con una eficiencia del 75%, (R: 1,48 kW)

18. Por un conducto de acero estándar de 1½ pulgadas, calibre 80, fluye 5,3 m/s alcohol etílico a 25 ºC. Determine:

a) el factor de fricción, f. (R: 0,023).

b) el ritmo de pérdida de energía por m de conducto. (R: 40 W/m)

19. En una planta de procesamiento químico, se necesita transferir benceno a 50 ºC (sg = 0,86) desde un punto A hacia un punto B situado a 21 m por encima del primero. Para ello, se coloca una bomba en A que mantiene un flujo volumétrico de 110 l/min, y los puntos se unen mediante un conducto plástico de 240 m de longitud y 50 mm de diámetro, consiguiéndose una presión en B de 550 kPa. Determine la presión requerida a la salida de la bomba, despreciando las pérdidas menores. (R: 758 kPa)

Problema 14

Problema 15

Problema 17

Problema 16

Depto. Física Aplicada I. Escuela Universitaria Politécnica. Universidad de Sevilla.

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20. Un lago abastece de agua a 15 ºC a un depósito situado a 10 m por encima del nivel del lago, debiendo suministrarse un caudal de 100 l/min. Se dispone de una conducción cilíndrica de acero comercial de 1 pulgada, calibre 80. Si las pérdidas de energía por rozamiento en los codos, uniones y válvulas existentes equivalen a 6 m de longitud equivalente y la longitud de la conducción recta es de 40 m, calcule la potencia que ha de suministrar la bomba. (R: 700 W)

21. El sistema de refrigeración de la figura está construido con una tubería de acero de ½ pulg y grosor de pared 0,049 pulg, y tiene una longitud total de 30 m. El líquido refrigerante utilizado, de gravedad específica 1,25 y viscosidad dinámica 3 × 10-4 Pa·s, fluye a una velocidad de 1,70 l/min.

a) Calcule la diferencia de presión entre los puntos A y B. (R: 24,56 kPa)

b) ¿Qué potencia hay que suministrar a la bomba, si su eficiencia mecánica es del 85 %? (R: 0,82 W)

22. Calcule la pérdida de carga que se producirá en una instalación constituida por una conducción de acero de 150 m de longitud y 6,35 cm de diámetro interno, en la que existen 2 válvulas de compuerta medio abiertas, 10 uniones y 4 codos estándar de 90º. Por el conducto circula agua a 20 ºC y con un caudal de 0,57 m3/min. (R: 250 kPa)

23. En el sistema de la figura fluye alcohol metílico a 25 ºC con un caudal de 0,015 m3/s. La línea de succión es una tubería de acero estándar calibre 40 de 5 pulg y 1,5 m de largo, mientras que la de descarga es de acero estándar calibre 40 de 3½ pulg y tiene una longitud total de 210 m. La entrada del depósito a la línea de succión es a través de una entrada de borde cuadrado, los codos son estándar de 90º y las válvulas, de compuerta completamente abierta. Calcule la potencia proporcionada a la bomba de este sistema si su eficiencia es del 76%. (R: 3,5 kW)

24. 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 de 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.

a) Determine la pérdida de energía en el sistema. (R:45,3 m)

b) La presión absoluta necesaria sobre el queroseno del tanque A para mantener el caudal. (R:537,6 kPa)

25. Se encuentra fluyendo agua a 40 ºC de A hacia B a través del sistema que se muestra en la figura. Determine el caudal de agua si la distancia vertical entre las superficies de los dos depósitos es de 10 m, las tuberías son de hierro revestido de asfalto y los codos son estándar. (R: 2,2 × 10-2 m3/s)

Problema 23

Problema 25

Problema 21

Problema 24