TAREA DE FLUJO EN TUBERIAS

1. Dos depósitos A y B de altura constante abastecen mediante las tuberías 1 y 2 a la tubería madre 3, suministradora, a su vez,

de la turbina T; a la salida de ésta el agua sale al exterior a través de una boquilla E de 100 mm de diámetro. Si se

desprecian las pérdidas de carga en la boquilla calcule: a) Caudal Q2 que aporta el depósito B, b) Caudal Q3 que se

suministra a la turbina, c) Altura puesta a disposición de la turbina, d) Potencia en el eje de la turbina si su rendimiento es 0,9,

e) Presión que indicará el manómetro D situado a la salida de la turbina. Datos: Pérdidas en 1 = 1 kW; factor de paso de

tubería 2, K2 = 13.328; factor de paso de 3, K3= 9.8; Q1 = 50 l/s; D1 = 200 mm; D2 = 150 mm; D3 = 300 mm.

2. La turbina hidráulica que se muestra en la fig, 2 extrae agua de un lago cuya superficie está a una altura h = 100 m por

encima del río en el cual descarga. El caudal de la turbina es 10 m3/s y su eficiencia es del 85%. La alimentación de la turbina

esta formada por tubería de diámetro D= 1.5 m, longitud L= 350 m y rugosidad e= 1x10-4 m y los accesorio siguientes una

entrada de bordes vivos k=0.5, un codo de 90 k=0.9 una válvula de compuerta completamente abierta k=0.2 y una salida k=1.

La descarga de la turbina consta de 50 m de tubería de 1.75 m de diámetro con rugosidad e= 0.15 mm con una entrada K=

0.5, una válvula de compuerta k= 0.2 un codo de 45 Le/d = 16 y una salida K= 1. Determine la potencia en el eje que produce

la turbina.

3. La instalación que se muestra en la fig, 3, consta de un depósito abierto a la atmósfera que alimenta dos poblaciones a través

de un sistema de conducciones. Cada red de distribución tiene un manómetro en la entrada puntos C y D para registrar la

presión. Los consumos de cada red en las horas nocturnas son de 200 l/s para C y 300 l/s para D respectivamente. a)

determine las presiones (m.c.a) que marcaran los manómetros C y D para los consumos dados y b) dado que la presión a la

entrada resulta excesiva para el consumo nocturno, se pretende provocar una caída de energía en la línea a fin de disminuir

su valor en horas nocturnas. Con el objeto de aprovechar esta energía sobrante se instala una turbina entre los puntos E y B,

que se sabe que en 8 horas de funcionamiento es capaz de producir con los caudales anteriores, 700 kW.h de energía

eléctrica. Si el rendimiento de la turbina es de un 70% y el del generador eléctrico que mueve de un 85%, determine las

presiones en C y D (m.c.a).

100m

D1= 800mm

f1= 0.014

L1= 8000m

D2= 600mm

f2= 0.015

L2= 3000m

D3= 700mm

f3= 0.015

L3= 2000m

20 m

25 m

BE

1

2

3

Fig, 3

C

D

A

4. se bombea agua desde un deposito inferior a otro superior tal como se muestra en la Fig. 2, el diámetro de la tubería de

hierro galvanizado (e= 0.0005 pies) es de 9 pulg, BC = 20 pies, DE = 2800 pies y H =125 pies, si el caudal de agua Q = 5.5

cfs, el rendimiento de la bomba es de el 78%.Tomando en cuenta las perdidas en la entrada (k=0.8), salida y de la válvula de

globo instalada en la descarga (Le/d= 350)y asumiendo que el agua se encuentra a 70ºF determine:a)La potencia en el eje

de la bomba, b)Si los puntos C, D, E , se encuentran a 12, 15, 100 pies, respectivamente por encima del nivel de A calcule la

altura de presión en C, D, E.

5. Una tubería de hierro galvanizado (e= 0.15mm) de 30 cm de diámetro y 3400 m de longitud descarga libremente al aire en un

punto a 5.6 m por debajo de la superficie del agua del depósito que lo alimenta. Se pretende duplicar el caudal instalando

una bomba. Si la bomba tiene una eficiencia del 76% y despreciando las perdidas en accesorios determine la potencia en el

eje de la bomba.

6. El sistema de tuberías que se muestra en la fig, tiene una entrada redondeada, una línea de succión de 500 pies y una

tubería de descarga también de 500 pies. La línea de B a C tiene 4 válvulas de compuerta totalmente abiertas y 3 codos

estándar de 90°. La línea de D a E tiene 4 válvulas de compuerta totalmente abiertas, 6 codos estándar de 90° y 2 codos de

45°. La velocidad del agua en la tubería de hierro galvanizado de 2 pulg de diámetro es de 12 pies/s, determine a) las

pérdidas de carga en la tuberías de succión y descarga b) la altura de bombeo y la potencia en el eje de la bomba. La

eficiencia de la bomba es 85% y el agua está a 60°F.

7. Una alberca de 2000 gal se llena con una manguera lisa de 0.75 pulg de diámetro y 100 pies de longitud. Si la presión de

alimentación de la manguera es de 60 psi determine el tiempo requerido para llenar la alberca.

8. Una bomba suministra agua a través de una manguera lisa de 10 cm de diámetro y 100 m de longitud a una tobera que

genera un chorro de 2.5 cm de diámetro. Las pérdidas en la tobera se calculan con KV2/2g, donde K= 0.04 y V es la

velocidad del chorro que sale de la tobera. La tobera se encuentra 6 m más alta que la bomba. Si se requiere que el chorro

tenga una velocidad de 20 m/s y, la bomba está colocada 1.5 m por encima del nivel del agua en el tanque de alimentación

siendo el conducto de aspiración de PVC de longitud 3m y 15cm de diámetro. Determine la presión en la manguera en el

extremo de la bomba y la potencia en el eje de la bomba si su eficiencia es del 75%.

9. La fig muestra un tubería de hierro galvanizado entregando agua a 20°C desde la línea principal hacia una fabrica. La presión en la línea principal es de 415 kPa, determine el caudal si la presión en la fabrica no debe ser menor de 200kPa.

10. La tubería llena de agua de la fig 2, asciende por una pendiente de 60°. La tubería tiene un diámetro de 1 pulg y es de hierro galvanizado. La válvula de globo está totalmente abierta. Si el manómetro de mercurio indica 7 pulg, determine el caudal en pie3/s.

11. Para el sistema de transporte de agua que se muestra en la fi, Suponga que la perdida de carga está dada por la ec, de Darcy Si las tuberías son de hierro galvanizado determine: a) el caudal b) las presiones máxima y mínima y sus respectivas localizaciones.

12. Agua se bombea desde el tanque presurizado hasta una descarga de chorro libre a través de una tubería de hierro galvanizado con longitud L y diámetro D. La bomba requiere una potencia de accionamiento en el eje Wb para una eficiencia

b. Determine el caudal para las condiciones siguientes: Z1= 24m, p1= 110kPa, Z2= 18m, L= 450m, D = 300mm, Wb= 15 kW,

b= 75%.

13. Una planta industrial requiere un caudal de 5.7 m3/min. La presión en la red de suministro de agua, ubicada en la calle a 50 m de la planta al mismo nivel es, 800 kPa. La línea abastecedora requiere que se instalen cuatro codos de 90° en una longitud total de 65 m, si la presión necesaria en la planta es 500 kPa, determine el diámetro mínimo de tubería de hierro galvanizado que es necesario instalar.

14. Desde el tanque A deben transportarse 112 l/s de agua al tanque B. Si la tubería 1-2 es de PVC y la tubería 2-3 es de hierro galvanizado, determine el diámetro de PVC requerido. Notas (la perdida en la cheque ya incluye la de la salida, la perdida en el codo está en la tubería 1-2).

15. La presión en la sección 2 de la tubería mostrada en la figura no debe descender de 60 psi, cuando el caudal que sale del depósito es de 1.0 pie3/s y la línea derivada está cerrada. Determine la altura mínima h del agua, en el depósito.

16. Determine el coeficiente de perdidas Kv de la válvula de compuerta parcialmente cerrada que se requiera para reducir la

descarga al 50% del flujo obtenido cuando la válvula está completamente abierta. La instalación se muestra en la fig y

además de la válvula de compuerta cuenta con una entrada y salida reentrante, dos codos suaves de 90° roscados. El fluido es agua a 10°C la tubería es de acero (hierro forjado).

17. Para el sistema de tuberías de hierro galvanizado que se muestra en la fig, determine: a) el caudal de agua a 25°C y b) el valor de K para la válvula de compuerta de forma que el caudal de agua del literal anterior se reduzca a 3/4. Considere las pérdidas en accesorios.

18. Un tubo de 150mm se ramifica en dos, uno de 100mm y otro de 50mm, como se muestra en la figura. Ambos tubos son de hierro galvanizado y miden 30 m de longitud (el fluido es agua a 25°C). Determine cuál debe ser el coeficiente de resistencia K de la válvula con el fin de obtener el mismo flujo volumétrico de 500 L/min en cada rama.

19. Agua a 20ºC es bombeada desde el depósito A hasta el depósito B a través del sistema de tuberías de hierro galvanizado que se muestra en la fig. El grupo motor bomba proporciona un caudal de 20 lps operando con una eficiencia del 70%. Las tuberías que conectan las tuberías paralelas son de 10 cm de diámetro y 10 m de longitud cada una. Las tuberías en paralelo son de 25 m de longitud y de 3 y 5 cm de diámetro. Las perdidas menores se consideran despreciables. Determine los caudales que circulan por cada una de las tuberías paralelas y la potencia de bombeo.

20. El sistema que se muestra en la fig 4, tiene la siguiente geometría: H=24 m; L1 = L2= L3= L4= 100 m; D1=D4= 500 mm, D2= 300 mm, D3= 400 mm, todas las tuberías son de hierro galvanizado. Si el flujo es completamente turbulento, determine el caudal en cada tubo.

Tub. 2

Tub. 1

Tub. 4

Tub. 3

Fig. 4