Universidad Tecnica Federico Santa MaraDepartamento de Mecanica

Ayudanta 9BIWM220 - Mecanica de Fluidos General

1er Semestre 2015

Profesor: Arturo GonzalezAyudante: Fernan Gonzalez

fernan.gonzalez.12@sansano.usm.cl

Red de agua

Se tiene una torre de agua la cual es utilizada para satisfacer las necesidades hidrologicas de una comunidadde agricultores en una zona altiplanica. La torre de agua es alimentada por una reserva de agua y un pozomediante bombas.

La superficie libre de la reserva de agua se encuentra a 40[m] de altura, el pozo a 20[m] y la superficielibre del agua en la torre a 70[m]

La densidad del agua es = 1000[Kg/m3] Las necesidades de la comunidad exigen que el caudal entrante a la torre sea de 150[lt/s]

1. En epocas lluviosas la valvula 2 se cierra, calcular la potencia de la bomba 1 para mantener el caudal silas perdidas totales en el conducto 1 y conducto 3 son de 980[kPa]

2. Producto de una sequa la calidad y el nivel del agua se tornan insuficientes por lo que se cierra lavalvula 1 y se alimenta la torre de agua solo con el pozo, calcular la potencia necesaria de la bomba 2para mantener el caudal si las perdidas totales son 784[kPa]

3. En un ano regular donde los niveles de agua se mantienen constantes, se utiliza una combinacion deambas reservas de agua, calcule la potencia consumida por ambas bombas si las perdidas etre el punto 1y J son de 588[kPa], entre el punto 2 y J de 294[kPa] y entre J y 3 de 392[kPa]. La relacion de potenciasentre la bomba 1 y la bomba 2 es P1 = 3P2 y el caudal que circula por el conducto 2 es Q2 = 50[lt/s]

Figura 1: Esquema de la red de agua

LATEX 1

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Cambio de sistema de Piping

Convierta el sistema mostrado en la figura a solo una tubera de diametro D = 0, 1524[m] y calcule su longitudequivalente.

Figura 2: Esquema del sistema de piping

piston robotico

En la figura se muestra parte de un aparato robotico, por el cual se bombea aceite pesado para mover unpiston que tiene una resistencia constante de 20[N]. La velocidad del piston es de la forma v(t) = ct2 con cuna constante y parte en x = 0. Que presion en funcion del tiempo se necesita en A para mover el pistoncon una velocidad de 5[m/s] en 10[s]?

Proceda como sigue:

1. Calcule la posicion x en que el flujo deja de ser laminar

2. Cual es la perdida de altura en funcion del tiempo para el flujo laminar?

3. Cual debe ser la presion en funcion del tiempo para mover el piston? Recuerde que el aceite debeacelerarse

4. Cual es la presion a los 5 segundos?

Figura 3: Esquema de la parte robotica

Tubo de descendente

Por el tubo de la figura 4 fluye aceite SAE 30 a 20[C]( = 891[kg/m3] y = 0,29). La inclinacion del tuboes de 37. Para las medidas de presion indicadas, determine:

a) El flujo es ascendente o descendente?

b) Calcular el caudal

LATEX 2

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Figura 4: Esquema del tubo

c) Si colocamos una bomba para impulsar el fluido a razon de 3[kg/s], calcular la potencia requerida por labomba si esa tiene 100 % de eficiencia

Central hidroelectrica reversible

Una planta hidroelectrica de generacion de energa, tiene una diferencia de elevacion desde la superficie de lareserva, hasta la superficie inferior de H = 50[m] y un caudal Q = 5[m3/s] de agua a traves de la turbina.El eje de la turbina rota a 180[rpm]. El torque en el eje fue medido y es T = 1, 16 105[N m]. A su vez, lapotencia obtenida del generador es de 2100[kW ].

1. Determine la potencia reversible de la turbina, ignorando las perdidas por friccion.

2. Determine la perdida de potencia total del sistema

3. Determine la perdida de potencia en la turbina y en el generador, junto con la eficiencia de cada uno yla eficiencia combinada.

Figura 5: Esquema de la central

LATEX 3