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MECÁNICA DE FLUIDOS

S17 – Aplicaciones de Ingeniería

Ing. T. Alex Atalaya [email protected]

Logro de la sesión Al finalizar la sesión los alumnos podrán calcular potencia de bombas y turbinas, caudal que fluye por un sistema de tuberías, diámetro de un sistema de tuberías.

Problema 01 Entra nitrógeno a un intercambiador de calor de flujo estacionario a 150 kPa, 10 °C y 100 m/s, y recibe calor en una cantidad de 120 kJ/kg mientras fluye en el intercambiador de calor. El nitrógeno sale del intercambiador a 100 kPa con una velocidad de 200 m/s. Determine el número de Mach del nitrógeno en la entrada y en la salida del intercambiador de calor. Cp= 1. 04 kJ/kg.ºk, R= 0. 2968 kJ/kg.ºK

Problema 02 Un tanque grande de 2 m de altura está inicialmente lleno con agua. La superficie del agua en el tanque está abierta a la atmósfera y un orificio de 10 cm de diámetro con bordes agudos, que está en el fondo del tanque, drena a la atmósfera por un tubo horizontal de 100 m de largo. Si se determina que la pérdida irreversible total de carga en el sistema es de 1. 5 m, determine la velocidad inicial del agua proveniente del tanque. Descarte el efecto de los factores de corrección de la energía cinética.

Problema 04 Se quiere construir una central hidroeléctrica, para abastecer una demanda de 370 MW, en un río que fluye hacia un lago a una velocidad promedio de 3 m/s a razón de 500 m 3 /s en un lugar 90 m por arriba de la superficie del lago. Determine si se logrará abastecer la demanda, si el turbo generador tiene una eficiencia de 90 % y se estima una perdida hidráulica de 9 mca.

REDES DE TUBERÍAS Y SELECCIÓN DE BOMBA Para tuberías en paralelo , la pérdida de carga es la misma en cada tubería, y la razón de flujo total es la suma de las razones de flujo en las tuberías individuales. Para tuberías en serie , la razón de flujo es la misma en cada tubería, y la pérdida de carga total es la suma de las pérdidas de carga en tuberías individuales.

Problema 05 Se debe bombear agua a 20 °C desde un depósito ( zA = 5 m) a otro depósito a una elevación mayor ( zB = 13 m) a través de dos tuberías de 36 m de largo conectadas en paralelo, como se muestra en la figura. Las tuberías son de acero comercial, y los diámetros de las dos tuberías son 4 y 8 cm. El agua se bombeará mediante un acoplamiento motor-bomba con una eficiencia del 70 por ciento que extrae 8 kW de potencia eléctrica durante la operación. Las pérdidas menores y la pérdida de carga en las tuberías que conectan las uniones de las tuberías paralelas a los dos depósitos se consideran despreciables. Determine la razón de flujo total entre los depósitos y la razón de flujo a través de cada una de las tuberías paralelas.

Problema 06 Una tubería que transporta petróleo a 40 °C, se ramifica en dos tuberías paralelas fabricadas de acero comercial que se vuelven a conectar corriente abajo. La tubería A mide 500 m de largo y tiene un diámetro de 30 cm, mientras que la tubería B mide 800 m de largo y tiene un diámetro de 45 cm. Las pérdidas menores se consideran despreciables. Determine la razón de flujo total y en la tubería A. QT QA QB=