Problemas Propuestos de Maquinas Hidraulicas

8/17/2019 Problemas Propuestos de Maquinas Hidraulicas

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PROBLEMAS PROPUESTOS EN CLASES

1.-Se desea construir un compresor para comprimir aire a 1 Kg/cm y t1= 20 c,

Hasta p2=9kg/cm, el compresor deberá funcionar a = !"0 rpm se construirá

con un espacio noci#o de =2 con una relaci$n de carrera diámetro de %=1&2,

para un gasto másico de m = !00 kg/' y se supondrá el e(ponente de la

politr$pica será m = 1&2", determinar

a) *l traba+o a suministrar por cada lugar de masa ue circula por el compresor

b) -a potencia reuerida en .#

c) imensiones principales del compresor carrera, diámetro

d) -a cantidad de calor ue por 'ora debe transferir el refrigerante del compresor

e) .ual será la potencia reuerida si se lo construye en 2 etapas en condiciones

$ptimas&

1



2



2.-n compresor alternati#o cuya caracterstica son carrera =20 cm , =13 m ,

relaci$n de espacios noci#os =0&0! y #elocidad n=!00 rpm comprime aire a

40= 1atmf, t0= 25 c y lo impulsa a un recipiente rgido de 6 =!m #olumen

inicialmente dic'o recipiente contiene aire a 41= 20atmf y t1= 25 c en euilibrio

t7rmico en el medio a los 20 minutos al detener el compresor el aire se encuentraen el recipiente a 41f=20 atm, t1= "0 c si las transformaciones ue e(perimenta

el aire en el compresor se las considera poli tr$picas de e(ponente m=1&!

determinar8

a) asa de aire agregada al recipiente

b) asa de aire aspirado primera embolada

c) 4resi$n :nal del aire en el recipiente al restablecer el euilibrio termico con el

medio&

d) *l calor cedido al medio durante la transformaci$n ue conduce 'a dic'o

euilibrio t7rmico

e) Si el compresor no se detiene a los 20 min cual será la 4ma( alcan;ado en el

recipiente ue este tenga la resistencia mecánica adecuada&

!



<



"



3.-Se comprime aire de un turbocompresor siguiendo un proceso politr$pico con

n=1&"2 el aire se toma de la atmosfera a 1 bar y 1 c a ra;$n de 12 m/seg y se

descarga a 5 bar absolutos& .alcular calor de recalentamiento >9 re#) es e:cientede recalentamiento, rendimiento interno del compresor, potencia para mo#er el

compresor despreciando las perdidas mecánicas&

3



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4.-se comprime aire en turbocompresor, enfriando siguiendo un proceso

politropico con n =1!, el aire se toma de la atmosfera a 1 bar y 1 c y se

descarga a 1 bar absolutos& .alcular el traba+o de compresi$n por Kg de aire ueelimina en el sistema de enfriamiento, traba+o de compresi$n si el proceso fuera

isot7rmico y el rendimiento isot7rmico&



"&? *ntra a un turbocompresor de escalonamiento t1=1"@. y a una presi$n de

1Aar, la #elocidad de entra al impulsor 61=1"0m/seg, 62=10 m/seg y la salida

del miso& el difusor sale el aire 6!=12" m/seg& *l proceso de compresi$n essegBn la poli tr$pica 4#1&< =. el traba+o de compresi$n Ca=1<0 kD/kg&

*l rendimiento interno en el difusor y en el impulsor es el mismo&

.alcular8

a) 4resi$n a la salida del impulsor >rotor) 42

b) Eemperatura del aire a la salida del impulsorc) Fendimiento interno del impulsord) 4resi$n a la salida del difusore) Felaci$n de presiones en el escalonamientof) Eemperatura de aire a la salida del escalonamiento&

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EJERCICIOS DE CÁLCULO DE COMPRESORES

5.1.-n compresor enfriado aspira aire a ra;$n e 120 m/min a la 4=1 bar y t= 2"c y lo comprime poli tr$picamente con n=1&!! 'asta < bares&

.alcular el calor G eliminado

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5.2&?entra aire a un compresor a 1 bar y 10 c con una #elocidad despreciable y se

descarga a ! bar y 100 c atre#es de un conducto de 2mm de secci$n trans#ersa

con un #olumen 130m/seg de compresi$n de 1000k& .alcular el calor transferido

por kilogramo&

1!



5.3.-.alcular la potencia de k necesaria para comprimir 10 kg/seg de un gas de

una 41=0&9 kg/cmI 'asta una 4=< bar, si el proceso es de forma 4#=c

1<



5.4.-Se comprime 10 gr de aire desde una presi$n 4=1 bar y E=10 c 'asta una

presi$n de 3 bar el traba+o de compresi$n es de !kD y el calor perdido en el aire

durante el proceso es de 2KD& .alcular la temperatura del aire al :nal del proceso&

1"



"&"&?Se comprime un gas siguiendo el proceso 46=. las condiciones inciales son

61= 10dm y 41= 1bar, las condiciones :nales 62=2 dm& .alcular el traba+o de

compresi$n&

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"&3&?*n un compresor centrifugo entra aire a 20 @. la relaci$n de presiones es de

! y el proceso de compresi$n es politropico de forma 4#1&"2 =. suponiendo ue el

compresor está aislado y ue son despr7ciales los cambios de energa cin7tica y

potencia& .alcular el calor recalentado&

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PROBLEMAS DEL CAPITULO 20 DE CLAUDIO MATAIX

VENTILADORES

20&1&? JGue #olumen ocupan 3000kg de aire a la temperatura de t=1" c y presi$nbarom7trica 4amb=5!" torr -lamando m a la masa total del gas y multiplicando

los dos miembros de la ec>2?!) por m tenemos&

1



20&2&?*n este problema no se considera las p7rdidas& n 6entilador centrfugo

tiene paletas rectas y un anc'o constante en el rodete de 300 mm& Lira a

"00rpm& e un caudal de aire >M=1&2kg/m) de !00m/min& -a entrada de la#elocidad absoluta en los alabes es radial 2=3"0mm y 1=300mm&

.alcular

a) -os ángulos %1 y %2

b) -a presi$n producida por #entilador

c) -a potencia del #entilador

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20&!&?n #entilador centrifugo de aire >M=1&2kg/m) tiene las siguientes

dimensiones 2= 1/2mI anc'o del rodete constante e igual a 5" mm& *l caudal

suministrado es de ! m/s, la #elocidad 900 rpm& n man$metro diferencialinclinado mide una presi$n de !&" mbar entre la entrada y la salida del #entilador&

-a presi$n dinámica producida por el #entilador es despreciable& -a potencia en el

e+e de la mauina es 1&< k& *l rendimiento mecánico es 9!N &-a entrada en el

rodete es radial& Se despreciara el espesor de los alabes y no se tendrán

encuentran las perdidas&

.alcular8

a) Fendimiento 'idráulico

b) Fendimiento total

c) 47rdida de presi$n en el #entilador

d) ángulo ue forman los alabes a la salida

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20&<&?n #entilador aspira de una 'abitaci$n grande ue se encuentra a una

temperatura de 20 c y a una presi$n de 52" torr& *l aire es impulsado a tra#7s de

un conducto rectangular de O m& P la salida del #entilador un man$metro deagua marca una presi$n eui#alente de 5" mm c&a& y un tubo de prandtl marca

una presi$n eui#alente de mm c&a&

.alcular8

a) -a presi$n estática& dinámica y total reales del #entilador

b) 6elocidad del aire en el conducto de salida

c) .audal de aire ue proporciona el #entilador

d) potencia suministrada por el #entilador al aire&

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20&"&?-a potencia del e+e de un #entilador es 1"k& *l área trans#ersal del

conducto de entrada es 1&"m a la entrada del #entilador 'ay una depresi$n de 2&"

mbar& *l conducto de impulsi$n es de 0&" m de super:cie y la presi$n estática a lasalida del #entilador es 5&" mbar& *l caudal del #entilador es "<0 m/min& E$mese

para la densidad del aire M=1&29kg/m

.alcularI

a) 4resi$n total producida por el #entilador

b) 4otencia comunicada al aire por el #entilador

c) Fendimiento total del #entilador

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20&3&?Se trata de escoger el #entilador para alimentaci$n de la red de la :gurara

donde se 'an indicado en m las longitudes de los diferentes tramos& 4ara todas

las tuberas t$mese el coe:ciente de Q=0&0!& -a red lle#a tres E en los puntos A&., & E$mese para estas E R=0&5 &para los dos codos * y se tomara el

coeficiente de R =0&2 el caudal es G =1000 m/' , determinar la presi$n total ue

debe tener el #entilador as como los diámetros de los diferentes tramos

>4aire=kg/m)

2!



20&5&?-a presi$n estática de un #entilador eui#ale a 20 mm c&a& y la presi$n

dinámica a " mm c&a& &.alcular la presi$n total producida por el #entilador&

2<



20?&?

2"



20&9&?*n un tBnel de #iento de circuito cerrado la corriente de aire necesaria para

los ensayos de los modelos se 'acen por medio de un #entilador ue dan caudal

de "0 m/seg >M=1&2kg/m) -a perdida de carga en el tBnel aerodinámica asciendea 2000pa, el rendimiento total del #entilador es 50N&

.alcular la potencia de accionamiento del #entilador

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20&10&?.alcular el caudal de un #entilador ue 'a de producir 10 reno#aciones de

aire a la 'ora en una planta industrial ue mide "0T20Tm&

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20&12&?-a presi$n estática a la entrada de una #entilador es 0&" mbar por deba+o

de la presi$n atmosf7rica y la presi$n dinámica 0&< mbar& P la salida del

#entilador la presi$n estática #ale 10 mbar, la dinámica 0& mbar&

.alcular la presi$n total el #entilador&

2



20?1!&? *n aplicaciones tales como aulas de ni#ersidad se estima un consumo de

!0 m! de aire por persona y 'ora&

.alcular el caudal de un #entilador ue 'a de reno#ar el aire de una sala de !0

alumnos&

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20?13&? n #entilador para en condiciones normales genera una presi$n estática

de 20 mbar y una presi$n dinámica de 2 mbar& -a potencia de Pccionamiento es

de 5" kC& *l rendimiento total del #entilador es 0,5"&

.alcular el caudal del #entilador&

!0



20?15&? n #entilador por tiro for;ado tiene ue traba+ar contra presi$n estática de

mbar& -a #elocidad de los gases calientes a la salida y entrada del #entilador

puede suponerse igual& *l caudal es de " m!/Tseg& *l rendimiento total del

#entilador es 3"N&

.alcular la potencia de accionamiento&

!1



20?20&? n #entilador centrifugo tiene las siguientes caractersticas8 anc'o del

rodete constante e igual a 1"0cmI 2=1"0. &*l #entilador girando a !00rpm

suministra un caudal de 2000 m!/minI %2=!0@I entra radialI rendimiento total del

#entilador 30NI rendimiento mecánico NI rendimiento #olum7trico=1

.alcular8I

a) -a presi$n total del #entilador&b) -a potencia en el e+e del #entilador&

20?21&? n #entilador produce una presi$n estática >incremento) eui#alente a

<00m&c&a y un caudal de 1000 m!/ min en condiciones normales & -a salida del

!2



#entilador tiene una super:cie de "00 cm2& *l rendimiento total del #entilador es

0&3"&

.alcular la potencia de accionamiento&

20?2! n soplante de un 'ogar tine ue traba+ar contra una presi$n estatica de

mbar& *l 'ogar necesita 1" kg de aire >U=1&29 kg/m!) por cada kg de carb$n!!



uemado y se ueman <0toneladas de carb$n por 'ora& *l rendimiento total del

#entilador es 3"N& -a #elocidad del aire impulsado es 10 m/ seg&

.alcular la potencia necesaria en le motor el7ctrico par accionamiento de este

#entilador&

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