Mecánica de los Fluidos A

Facultad de Ingeniería - Universidad de Buenos Aires

Versión 1.1 – 10/05/06

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Ecuación de Momentum – Acción dinámica

Ejercicios Problema 1 Una placa curvada fija desvía en un ángulo de 45º a un chorro de agua de 10 cm de diámetro. Para una velocidad del chorro de 40 m/s dirigida hacia la derecha, calcular el valor de la fuerza desarrollada contra la placa curva (suponer que no existe rozamiento).:

Problema 2 El álabe fijo mostrado en la figura divide el chorro de forma que salen en cada una de las direcciones 30 l/s. Para una velocidad inicial de 15 m/s determinar los valores de las componentes en las direcciones X e Y de la fuerza necesaria para mantener el álabe en equilibrio (suponer que no existe fracción).

Problema 3 Un chorro de agua de 10 cm de diámetro y a una velocidad de 30 m/s, incide sobre un álabe móvil que lleva una velocidad de 20 m/s en la misma dirección del chorro. La dirección de salida del álabe forma un ángulo de 150º con la entrada. Suponiendo que no existe rozamiento, calcular las componentes en las direcciones X e Y de la fuerza que el agua ejerce sobre el álabe. Problema 4 Determinar la potencia que se puede obtener de una serie infinita de álabes curvados a 150º alejándose a 20 m/s de un chorro de agua cuyo caudal es de 0,1 m3/s y su sección transversal es de 0,0025 m2. Calcular la energía que queda en el chorro. Problema 5

45º Vch = 40 m/s

Álabe fijo

90º

60º

75º

45º

X+

Y+

V1= 15 m/s V2= 15 m/s

V3= 15 m/s

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Para una velocidad dada de un chorro determinar las condiciones que producirán máxima potencia sobre una serie álabes móviles (despreciando el rozamiento a lo largo de los álabes) Problema 6 La tubería de 60 cm de diámetro está conectada a otra de 30 cm mediante un cono reductor normal. La misma transporta aceite cuya densidad relativa es de 0,85, el caudal es de 900 l/s y la presión en la sección previa a la reducción es de 2,80 Kgrf/cm2. Determinar la fuerza ejercida por el aceite sobre el cono reductor. Despreciar la pérdidas de carga debidas al cono.

Problema 7 Por un codo reductor horizontal de 45º y de 60 cm de diámetro en la sección aguas arriba y de 30 cm en la de aguas abajo, circulan 450 l/s de agua con una presión de 1,50 Kgrf/cm2 en la sección 1. La pérdida de carga en el mismo es de 1 m.c.a.. Calcular la fuerza que se ejerce

sobre los soportes de la cañería Problemas Opcionales Problema a Una máquina barredora de nieve de 2,5 m de ancho viaja a 25 km/h haciendo a un lado la nieve con una profundidad de 0,8 m de profundidad. La nieve sale del aspa a una dirección normal a la dirección en que se mueve la barredora. ¿Qué potencia requiere la operación si la densidad de la nieve es de 90 kg/m3?

Q

Nieve 2,5 m Barrenieve

25 km/h

Q = 450 l/s

1

45º

2

2

1

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Problema b Un vehículo utilizado para ensayar asientos eyectores de avión se desplaza a 900 km/h y tiene una masa 5000 kg. Para frenar al mismo se utiliza un cucharón de 20 cm de ancho que se mete en agua hasta un profundidad de 6 cm. Si el agua se desvía a 180º calcule la fuerza de frenado que provoca el dispositivo.

Problema c En un canal rectangular de 5 m de ancho se está descargando agua a razón de 14 m3/s. Calcular la fuerza que se ejerce sobre la compuerta de desagüe cuando la altura la lámina líquida antes de la compuerta es de 2 m y después de la misma se reduce a 0,5 m.

Problema d Una lancha de pantano es impulsada a 50 km/h por una hélice de 2 m de diámetro que requiere de un motor de 20 kW. Calcule el empuje sobre la lancha, el caudal de aire que circula a través de la hélice y la eficiencia de la misma.

Vehículo

Agua 6 cm

Compuerta de desagüe

Q

Agua