Mecflu S9.pdf 1b4o5q

MECÁNICA DE FLUIDOS Prof. C Chama Cárdenas 

Integrantes 

COLOMA LÓPEZ, Julio Jesús.



DURI ZAMATA, Alex Alain.



LAGUNA PÉREZ, Fernando Félix.



OLIVERA MAMANI, Daniel Felipe.



QUISPE CENTENO, Luis Miguel.



QUISPE HUACASI, Darwin Hugo.



YANQUI MAMANI, José Carlos.



YAULI TRELLES, Jorge Enrrique.

Tecsup 2019-1 Mantenimiento de Maquinaria Pesada

7.1E Una tubería horizontal conduce aceite cuya gravedad especifica es de 0.83. Si dos instrumentos indican lecturas de presión de 74.6 psi y 62.2 psi, respectivamente, calcule la perdida de energía entre ellos Solución: 𝑃 Ỿ

SG = 0.83 P1 = 72.6 psi P2 = 62.4 psi

𝑃 Ỿ

+𝑧+

𝑉2 2𝑔

𝑃 Ỿ

− 𝑕𝑎 − 𝑕𝑟 − 𝑕𝑙 = + 𝑧 +

𝑃

− Ỿ = 𝑕𝑙 𝑕𝑙 =

(72.6−62.4) 𝑝𝑖𝑒 3 144𝑝𝑢𝑙𝑔2 𝑥 𝑥 𝑝𝑢𝑙𝑔2 0.83𝑥62.4 𝑙𝑏 𝑝𝑖𝑒 2

hl = ? 𝑕𝑙= 34.47 lb

𝑉2 2𝑔

7.2 POR EL TUBO DE LA FIGURA FLUYE AGUA A 40° F, HACIA ABAJO. EN EL PUNTO A LA VELOCIDAD ES DE 10 PIES/S Y LA PRESION ES DE 60 PSI. LA PERDIDA DE ENERGIA ENTRE LOS PUNTOS A Y B ES DE 25 LB-PIE/ CALCULE LA PRESION EN EL PUNTO B. 𝐴𝑎 𝐴𝑏 4 2 𝑉𝑏 = 10𝑓𝑡/𝑠( ) 2 𝑉𝑏 = 𝑉𝑎 ∗

𝑉𝑏 = 40𝑓𝑡/𝑠 𝑃𝑎 𝑣2 𝑃𝑏 𝑣2 +𝑧+ − 𝑕𝑙 = +𝑧+ 𝛾 2𝑔 𝛾 2𝑔 𝑉𝑎2 − 𝑉𝑏2 𝑃𝑏 = 𝑃𝑎 + 𝛾[ 𝑍𝑎 − 𝑍𝑏 + − 𝑕𝑙 2𝑔 2 − 402 𝑓𝑡 2 /𝑠 2 2 10 1𝑓𝑡 𝑃𝑏 = 60𝑝𝑠𝑖𝑔 + 62.4 𝑙𝑏/𝑓𝑡 3 [30𝑓𝑡 + − 25𝑓𝑡 ] 𝑓𝑡 144𝑝𝑠𝑖𝑔2 2 ∗ 32.2 2 𝑠

𝑃𝑏 = 52.1 𝑝𝑠𝑖𝑔

7.3) Encuentre el flujo volumétrico de agua que sale del tanque de la figura 7-12. El tanque está sellado y hay una presión de 140 kPa sobre el agua. Conforme el líquido fluye por la abertura ocurre una pérdida de energía de 2.0 N-m/N.

𝑃1 𝑉1^2 𝑃2 𝑉2^2 + 𝑍1 + − 𝑕𝑙 = + 𝑍2 + 𝛾 2∗𝑔 𝛾 2∗𝑔 𝑉2 =

2∗𝑔

𝑃1 + 𝛾

𝑍1 − 𝑍2 − 𝑕𝑙 =

2(9.81𝑚) 140𝐾𝑁 𝑚3 [𝑚29.81𝐾𝑁 𝑠2

+ 2.4𝑚 − 2.0𝑚] = 17.0 𝑚/𝑠

Q=A2*V2=π(0.05m)2 /4 x 17.0m/s=3.33x10-2 m3/s

7.4) Una tubería de acero de 6 pulg cédula 40 descarga 0.085 mi/s de agua desde un depósito abierto a la atmósfera, como se muestra en la figura 7.13. Calcule la pérdida de energía en la tubería.

HL = ?

Q = 0.085 m3 / s Área de la tubería 1.864 x 10-2 m2

𝑃1 𝑉1 2 𝑃2 𝑉2 2 + 𝑍1 + + 𝐻𝑎 − 𝐻𝑟 − 𝐻𝑙 = + 𝑍2 + 𝛾 2𝑔 𝛾 2𝑔

𝑃1 𝑉1 2 𝑃2 𝑉2 2 + 𝑍1 + − 𝐻𝑙 = + 𝑍2 + 𝛾 2𝑔 𝛾 2𝑔 3 𝑄 0.085 𝑚 𝑠 𝑄=𝑉𝑥𝐴→𝑉= → 𝐴 1.864 𝑥 10−2 𝑚2 𝑉 = 4.56 𝑚/𝑠

P1 = P2 = 0 y en volumen en V1 = 0 Z2 = 0 𝑉2 2 𝐻𝑙 = 𝑍1 − 2𝑔

(4.56 𝑚/𝑠)2 𝐻𝑙 = 10𝑚 − 2 (9.81 𝑚/𝑠 2 𝐻𝑙 = 10𝑚 − 1.0598𝑚

𝐻𝑙 = 8.9401 𝑚

7.5E En la figura se muestra un arreglo para determinar la perdida de energía debida a cierto elemento de un aparato. La entrada es una tubería de 2pul cédula 40, y la salida por otra de 4pul cédula 40. Calcule la perdida de energía entre los puntos A y B, si el agua fluye hacia arriba a 0.2 pie3/s. El fluido manométrico es mercurio (sg = 13.54). 𝑷𝑨 𝒗𝟐𝑨 𝑷𝑩 𝒗𝟐𝑩 + 𝒛𝑨 + − 𝒉𝑳 = + 𝒛𝑩 + 𝜸 𝟐𝒈 𝜸 𝟐𝒈 −𝑃𝐵 𝑣𝐴2 − 𝑣𝐵2 𝑕𝐿 = + (𝑧𝐴 − 𝑧𝐵 ) + 𝛾𝐻20 2𝑔 

Hallamos 𝑃𝐴 − 𝑃𝐵 𝑃𝐴 + 𝛾𝐻20 10𝑝𝑢𝑙 − 𝛾𝐻𝑔 14𝑝𝑢𝑙 − 𝛾𝐻20 44𝑝𝑢𝑙 = 𝑃𝐵 →

𝑃𝐴 − 𝑃𝐵 𝑝𝑖𝑒 = 223.6 𝑝𝑢𝑙 𝑥 = 18.6𝑝𝑖𝑒 𝛾𝐻20 12 𝑝𝑢𝑙



Hallamos las velocidades con las tablas de cédula 40 𝑝𝑖𝑒 3 𝑄 0.2 𝑠 𝒑𝒊𝒆 𝑉𝐴 = = = 𝟖. 𝟓𝟕 𝒔 𝐴𝐴 0.02333𝑝𝑖𝑒 2 𝑝𝑖𝑒 3 𝑄 0.2 𝑠 𝒑𝒊𝒆 𝑉𝐵 = = = 𝟐. 𝟐𝟔 𝒔 2 𝐴𝐵 0.0884𝑝𝑖𝑒



Reemplazamos 𝑕𝐿 = 18.6𝑝𝑖𝑒 + −4𝑝𝑖𝑒 +

(8.572 −2.262 )

2 32.2 𝒉𝑳 = 𝟏𝟓. 𝟕𝒑𝒊𝒆

𝑝𝑖𝑒

𝑝𝑖𝑒 2 𝑠2

𝑠 2 = 𝟏𝟓. 𝟕𝒑𝒊𝒆

7.6: se aprecia un arreglo de prueba para determinar la perdida de energía conforme circula agua a través de una válvula. Calcule la perdida de energía si fluyen 0.10 pie^3/s de liquido a 40° F. asimismo, calcule el coeficiente K si la perdida de energía se expresa como K(v^2/2*g). 𝑃1 𝑉12 𝑃2 𝑉22 +𝑧+ − 𝑕𝑙 = +𝑧+ 𝛾 2𝑔 𝛾 2𝑔

𝑕𝑙 =

𝑕𝑙 =

𝒉𝒍 = 𝒌 K=

2𝑔𝑕𝑙 𝑉22

K = 5.43

=

𝑃1 − 𝑃2 𝛾

1.60𝛾 ∗ 6.4𝑖𝑛 − 𝛾 ∗ 6.4𝑖𝑛 𝛾 𝑕𝑙 = 0.32 𝑓𝑡

𝑉22 2𝑔

2∗(32.2𝑓𝑡/𝑠)2 ∗(0.32𝑓𝑡) (1.95𝑓𝑡/𝑠)2

V2 =

𝑸 𝑨𝟐

V2=

0.10𝑓𝑡 3 /𝑠 0.05132𝑓𝑡 2

= 1.97𝑓𝑡/𝑠

7.8M Se emplea una bomba para transferir agua de un tanque abierto hacia otro que tiene aire a 500kPa sobre el agua como se ve en la figura 7.17. Si se bombea 2250 L/min. Calcule potencia que la bomba trasmite al agua. Suponga que el nivel de la superficie de cada tanque es el mismo 𝑃1 𝛾

+ 𝑍1 +

𝑉12 2𝑔

+ 𝑕𝐴 − 𝑕𝐿 =

𝑃2 𝛾

+ 𝑍2 +

𝑉22 2𝑔

𝑕𝐿 = 0 𝑃1 = 0, 𝑍2 𝑦 𝑉1 = 𝑉2 = 0

1.

2.

𝑕𝐴 = 𝑄=

𝑃2 𝛾

=

500𝑘𝑁 𝑚3 ∙ 𝑚2 9.81𝑘𝑁

1𝑚3 2250𝐿/min( 𝑠 )

60000𝐿/𝑚𝑖𝑛

= 50.97𝑚

= 0.0375𝑚3 /𝑠

9.81𝑘𝑁 𝑃𝐴 = 𝑕𝐴 . 𝛾. 𝑄 = 50.97𝑚 𝑚3

0.0375𝑚3 = 18.75𝑘𝑁. 𝑚/𝑠 = 𝟏𝟖. 𝟕𝟓𝒌𝑾 𝑠

7.25M Calcule la potencia que trasmite el aceite al motor de fluido de la figura 7.29, si el flujo volumétrico es de 0.25 m3/s. En el sistema de tubería hay una pérdida de energía de 1.4 N-m/N. Si el motor tiene una eficiencia de 755. Calcule la potencia de salida. 𝑃1 𝑉12 𝑃2 𝑉22 + 𝑍1 + − 𝑕𝑅 − 𝑕𝐿 = + 𝑍2 + 𝛾° 2𝑔 𝛾° 2𝑔 

En la superficie del aceite P1=0



En la salida del aceite la P2=0



La velocidad en la superficie es cero V1=0 𝑄 0.25𝑚3 /𝑠 𝑉2 = = = 3.54𝑚/𝑠 𝐴2 𝜋(0.30)2 /4 𝑉22 𝑕𝑅 = (𝑍1 − 𝑍2 ) − − 𝑕𝐿 2𝑔 3.542 𝑚2 𝑠2 𝑕𝑅 = (10𝑚 − 0𝑚) − − 1.40𝑚 2 9.81 𝑚 𝑠2 𝑕𝑅 = 7.96 𝑚 𝑃𝑅 = 𝑕𝑅 𝛾° 𝑄 9.81𝐾𝑁

𝑃𝑅 = (7.96𝑚)(0.86𝑚)( 3 )(0.25𝑚3 /3) 𝑚 𝑃𝑅 = 16.79 𝐾𝑁. 𝑚/𝑆 𝑃𝑅 = 16.79 𝐾𝑊 

𝑃° = 𝑃𝑅 . 𝑒𝑀 = 16.79𝐾𝑊𝑥0.75 = 12.60𝐾𝑊