Solucionario Arturo Rocha

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  • 1.- Calcular el dimetro que debe tener una tubera de acero rolado para conducir 1500 l/s, de aceite

    cuya viscosidad es 1 poise (peso especfico 910 kg/m^3). El acero es nuevo. La prdida de carga por

    friccin es de 1 m por cada 100 m de tubera.

    TUBERA LONGITUD (M) HF(M) CAUDAL(m3/s) RUGOSIDAD ABSOLUTA K(M)

    1.00 100 1.00 1.50 0.00005

    1.00 poise VISCOSIDAD

    910 kg/m3 0.00010989 m2/s

    PROBLEMAS CAPITULO IV

    VISCOSIDAD DE ACEITE

    PESO ESPECFICO

    ()

    DATOS DEL PROBLEMA:

  • f = 0,02

    Luego hallamos la rugosidad relativa:

    Suponemos un valor para f:

    Ahora hallamos el N de Reynolds:

    Luego hallamos el dimetro:

    = 0,1654 = 0,821

    Re = 2,1 104

    = 0,000061

    1ER PROCEDIMIENTO:

  • 0.02560

    Reemplazando datos hallamos el f:

    Repetimos el procedimiento con el nuevo valor de f:

    Luego hallamos el dimetro:

    2DO PROCEDIMIENTO:

    = 0,2117067 = 0,862

    f = 0,02560

    f =

  • El dimetro en pulgadas es:

    Luego hallamos la rugosidad relativa:

    Ahora hallamos el N de Reynolds:

    El dimetro en metros es:

    Re = 2,0 104

    = 0,000058

    Como el valor que hemos encontrado para f es igual al ltimovalor supuesto ste es el valor correcto. Por lo tanto tomaremosel dimetro del 2do procedimiento que es:

    = ,

    = "

  • 2.- En el tanque mostrado en la figura hay un lquido cuyo peso especfico es de 900 kg/m^3. Est some-

    tido a una presin de 0,12 kg/cm^2. Descarga por medio de la tubera mostrada, que tiene 4 cm de di-

    metro y es muy lisa, de cobre. Determinar la viscosidad del lquido sabiendo que el gasto es de 4 l/s. La

    embocadura es perfectamente redondeada, por lo que puede despreciarse la prdida de carga local. La

    carga H es 0,90 m y la longitud L es 8 m.

    DATOS DEL PROBLEMA:

    TUBERA LONGITUD EN CM H (M)

    1 8 4 0.9

    TUBERA PRESIN (KG/CM2) (M2/S)

    1 ??

    Ecuacin de la energa entre (0 - 1):

    EN METROS CAUDAL (M3/S)

    0.04 0.004

    RUGOSIDAD ABSOLUTA K

    TUBO MUY LISO (COBRE) 0.0000015

    (KG/M3) VELOCIDAD (M/S)

    900 3.1830990.12

  • 1

    Ecuacin de la energa entre (1 - 2):

    2

    Reemplazamos la ecuacin 2 en 1:

    como: 0 - 1 = 0,90 V0 = 0

    0+ 0,9 =

    12

    2+

    1

    como: 1 = 2 1 = 2 = 2 = 0

    1

    = f 1

    11

    2

    2

    0+ 0,9 =

    12

    2+ f

    1

    11

    2

    2

    0+ 0,9 =

    12

    2(1 + f

    1

    1)

  • f

    Luego hallamos el N de Reynolds:

    Por lo tanto hallamos la Viscosidad del Lquido:

    0.01662

    0,12 104

    900+ 0,9 =

    (3,183099)2

    19,62(1 +

    =

    0,01662 =1,325

    (0,000038

    3,7+

    5,7

    0,9) 2

    Re = 1,54

    =3,183099 0,04

    1,54 105

    = , m2/s

  • 3.- El sistema mostrado en la figura descarga agua a la atmsfera. Calcular el gasto. La embocadura es

    con bordes agudos. La tubera de 6 cm de dimetro es de fierro fundido nuevo. La temperatura del agua

    es de 20 C.

    DATOS DEL PROBLEMA:

    TUBERA LONGITUD EN CM

    1 80 6

    FIERRO FUNDIDO NUEVO 0.00025

    RUGOSIDAD ABSOLUTA K

    EN METROS

    0.06

    (M2/S)

    0.000001

  • 0.5

    1.0

    Tenemos la Rugosidad Relativa:

    Ahora hallamos el f de Moody:

    f =

    TUBERA f

    1 0.02874

    0.02874

    EMBOCADURA BORDES AGUDOS

    SALIDA

    K

    H (M)

    100

    AREA

    0.002827433

    = 0,00025

    0,06= 0,0042

    1

    = 2 (3,71

    0,06

    0,00025)

    K1 = K2 =

  • Reemplazando los datos hallamos la velocidad:

    100 = 0.025484 + + 0.0510

    100 = 2.029253

    Hallamos el N de Reynolds:

    Re =

    Re =

    1.952800446

    7.019916

    421194.9419

    100 = 0,5 2

    2+ 0,02874

    80

    0,06

    2

    2+ 1

    2

    2

    2 2 2

    2 = m/s

    Re =7,019916 0,06

    0,000001

    4,2

  • Hallamos el nuevo valor del f de Moody:

    f = 0.029115

    Reemplazando los datos hallamos la nueva velocidad:

    alore

    100 = 0.025484 + + 0.0510

    100 = 2.055058

    1.978605745

    6.975702

    f =1,325

    (0,0042

    3,7+

    5,7

    (4,2 105)0,9) 2

    100 = 0,5 2

    2+ 0,02912

    80

    0,06

    2

    2+ 1

    2

    2

    2 2 2

    2 = m/s

  • Hallamos el nuevo N de Reynolds:

    Re =

    Re =

    Por lo tanto los valores correctos son los nuevos valores de f , Re y Velocidad:

    f =

    Re =

    Por lo tanto hallamos el caudal o gasto con los valores correctos :

    CAUDAL

    Q =

    418542.1224

    0.02912

    6.975702

    M3/S L/S

    19.7230.019723

    = m/s

    Re =6,975702 0,06

    0,000001

    4,2

    4,2

  • 4.- Calcular el gasto en el problema 3 si se coloca en la tubera una vlvula de globo completamente

    abierta.

    DATOS DEL PROBLEMA:

    TUBERA LONGIUTD EN CM

    1 80 6

    EN METROS (M2/S)

    0.06 0.000001

    K

    FIERRO FUNDIDO NUEVO 0.00025

    RUGOSIDAD ABSOLUTA

  • 0.50

    10.0

    1.0

    Tenemos la Rugosidad Relativa:

    Ahora hallamos el f de Moody:

    f =

    TUBERA f

    1 0.02874

    0.02874

    H (M) AREA

    VLVULA DE GLOBO COMP. ABIERTA

    SALIDA

    EMBOCADURA BORDES AGUDOS

    K

    100 0.002827433

    K1 = K2 =

    = 0,00025

    0,06= 0,0042

    1

    = 2 (3,71

    0,06

    0,00025)

    K3 =

  • Reemplazando los datos hallamos la velocidad:

    100 = 0.025484 + + 0.5097 +

    0.050968

    100 = 2.538937

    Hallamos el N de Reynolds:

    Re =

    Re =

    1.952800446

    6.275871

    376552.2826

    100 = 0,50 2

    2+ 0,02874

    80

    0,06

    2

    2+ 10

    2

    2+

    2

    2

    2 2 2

    2 = m/s

    2

    Re =6,275871 0,06

    0,000001

    3,8

  • Hallamos el nuevo valor del f de Moody:

    f = 0.02915

    Reemplazando los datos hallamos la nueva velocidad:

    100 = 0.025484 + + 0.5097 +

    0.050968

    100 = 2.567355

    1.981218499

    6.241041

    f =1,325

    (0,0042

    3,7+

    5,7

    (3,8 105)0,9) 2

    100 = 0,50 2

    2+ 0,02915

    80

    0,06

    2

    2+ 0,19

    2

    2+

    2

    2

    2 2 2

    2

    2 = m/s

  • Hallamos el nuevo N de Reynolds:

    Re =

    Re =

    Por lo tanto los valores correctos son los nuevos valores de f, Re y Velocidad:

    f =

    Re =

    Por lo tanto hallamos el caudal o gasto con los valores correctos :

    CAUDAL

    Q = 17.646

    374462.4548

    0.029156.241041

    M3/S

    0.017646

    L/S

    = m/s3,7

    Re =6,241041 0,06

    0,000001

    3,7

  • 5.- Calcular cul debe ser el valor de la carga H en el sistema mostrado en la figura para que el gasto sea

    de 10 l/s. La tubera es de fierro forjado, de 3" de dimetro. La longitud total es de 75 m. La viscosidad

    del aceite es 0,1 poise y su peso especfico relativo es 0,9. La entrada es con bordes agudos. El codo es a

    90. Calcular cada una de las prdidas de carga.

    DATOS DEL PROBLEMA:

    TUBERA EN "

    1 3

    TUBERA FIERRO

    1 FORJADO

    LONGITUD (M)

    75

    EN METROS

    0.0762

    CAUDAL (M3/S)

    0.01

    RUGOSIDAD ABSOLUTA

    0.000045

    AREA (M2)

    0.004560367

    VELOCIDAD (M/S)

    2.192805824

  • 1 poise

    900 kg/m3 m2/s

    VISCOSIDAD DE ACEITE

    PESO ESPECFICO

    VISCOSIDAD

    0.000111111

    Luego hallamos la rugosidad relativa:

    0.000590551

    Ahora hallamos el N de Reynolds:

    ENTRADA CON BORDES AGUDOS

    ACCESORIO DE UN CODO DE 90

    SALIDA

    K

    0.50

    0.90

    1.00

    ()

    =

    Re = 1,5 103

    K1 = K2 = K3 =

  • Reemplazando los datos hallamos la carga H:

    H = 0.122538 + 13.74908 + 0.465645

    H = 14.337 m

    Reemplazando datos hallamos el f:

    0.05700f =

    H = 0,50 2

    2+ 0,05700

    75

    0,0762

    2

    2+ 0,90

    2

    2+

    2

    2

  • Ahora calculamos cada una de las prdidas de carga:

    0.24508

    14.33727

    ENTREGA

    TOTAL DE ENERGA DISPONIBLE

    m

    m

    0.22057ACCESORIO m

    0.12254

    13.74908

    EMBOCADURA

    CONTINUA

    m

    m

    K1

    f

    K2

    K3

  • 6.- Se tiene una tubera de fierro fundido, asfaltado, de 6" de dimetro y 80 m de largo. La tubera arranca

    de un estanque cuya superficie libre est 5 m por encima del punto de descarga de la tubera. A lo largo de

    la tubera hay dos codos standard de 90 y una vlvula de globo completamente abierta. La embocadura es

    con bordes agudos. Calcular el gasto. Considrese que la viscosidad cinemtica del agua es 10^-6 m2/s.

    DATOS DEL PROBLEMA:

    TUBERA EN " H (M) EN METROS CAUDAL (M3/S)

    1 6 5 0.1524 ??

    TUBERA FIERRO RUGOSIDAD ABSOLUTA

    1 FUNDIDO ASFALTADO 0.000045

    AREA (M2) VISCOSIDAD (M2/S)

    0.018241469 0.000001

    LONGITUD (M)

    80

  • K0.50

    1.80

    10.0

    1.00

    Tenemos la Rugosidad Relativa:

    Ahora hallamos el f de Moody:

    0.01488

    SALIDA

    ENTRADA CON BORDES AGUDOS

    ACCESORIO (2 CODOS STANDAR DE 90)

    VLVULA DE GLOBO COMPLET. ABIERTA

    K1 = K2 = K3 = K4 =

    = 0,000045

    0,1524= 0,000295

    1

    = 2 (3,71

    0,1524

    0,000045)

    f =

  • Reemplazando los datos hallamos la velocidad:

    5 = 0.398069749 +

    0.509683996 +

    5 = 2.155704

    Hallamos el N de Reynolds:

    Re = 328529.2426

    Re =

    1.075949

    +0.025484

    0.091743 +

    0.050968

    5 = 0,50 2

    2+ 0,01488

    80

    0,1524

    2

    2+ 1,8

    2

    2+ 10

    2

    2+

    2

    2

    2 2

    2 2

    2

    2 = m/s

    Re =2,155704 0,1524

    0,000001

    3,3

  • Hallamos el nuevo valor del f de Moody:

    0.01687

    Reemplazando los datos hallamos la nueva velocidad:

    5 = 0.451345282 +

    0.509683996 +

    5 = 2.104238

    0.050968

    1.129225

    0.025484 +

    0.091743 +

    f =1,325

    (0,000295

    3,7+

    5,7

    (3,3 105)0,9) 2

    f =

    5 = 0,50 2

    2+ 0,01687

    80

    0,1524

    2

    2+ 1,8

    2

    2+ 10

    2

    2+

    2

    2

    2 2

    2 2

    2

    2 = m/s

  • Hallamos el nuevo N de Reynolds:

    Re = 320685.7984

    Re =

    Por lo tanto los valores correctos son los nuevos valores de f, Re y Velocidad:

    0.01687

    2.104238

    Por lo tanto hallamos el caudal o gasto con los valores correctos :

    L/S

    38.3840.038384Q =

    CAUDAL M3/S

    Re =2,104238 0,1524

    0,000001

    3,2

    = m/s

    3,2

    =

    =

  • 7.- La prdida de presin p debida a una vlvula, codo o cualquier otra obstruccin en una tubera de---

    pende de la forma de la obstruccin, del dimetro D de la tubera, de la velocidad media V del escurrimi--

    ento, de la densidad p del fluido y de su viscosidad dinmica u . Determinar la forma ms general de una

    ecuacin, dimensionalmente homognea para obtener p. Qu forma particular tomara esta ecuacin

    cuando la viscosidad es despreciable?.

    DATOS DEL PROBLEMA:

    K

    D

    V

    p

    Tendremos ecuaciones con las siguientes frmulas:

    VLVULA O CODO

    DENSIDAD DEL FLUIDO

    DIMETRO

    VELOCIDAD MEDIA

    PRDIDA DE PRESIN

    VISCOSIDAD DINMICA

  • De estas 4 ecuaciones tendremos las siguientes combinaciones:

    Igualamos las ecuaciones 1 y 2 y hallamos la ecuacin p dimensionalmente homgenea:

    L =(p) 2

    32 v ............... (1)

    S =2 v 2

    S =

    =

    2 v 2

    L = 2

    2 v .................. (2)

    =p

    2

    2

    2

    2 v

  • 16 [p

    2

    2] 2 = (p) 2

    16 [(p) 2] 16 [ 2

    2] 2 = (p) 2

    (p) [16 2 2] = 16 [ 2

    2] 2

    (p) =16 [

    ]

    [16 ]

  • 8.- En el tanque mostrado en la figura del problema 2, hay un lquido cuyo peso especfico es 750 kg/m3.

    Est sometido a una presin de 0,04 kg/cm2. Descarga por medio de la tubera mostrada que tiene 4 cm

    de dimetro y es muy lisa, de cobre. Determinar la viscosidad del lquido sabiendo que el gasto es de 1 l/s.

    La embocadura es perfectamente redondeada, por lo que puede despreciarse la prdida de carga local.

    La carga H es 0,30 m y la longitud L es 20 m.

    DATOS DEL PROBLEMA:

    TUBERA LONGITUD EN CM EN METROS H (M)

    1 20 4 0.04 0.30

    TUBERA (KG/M3) (M2/S)

    1 750 ??0.04

    CAUDAL (M3/S)

    0.001

    VELOCIDAD (M/S)

    0.795775

    PRESIN (KG/CM2)

  • Ecuacin de la energa entre (0 - 1):

    .. 1

    Ecuacin de la energa entre (1 - 2):

    2

    RUGOSIDAD ABSOLUTA K

    TUBO MUY LISO (COBRE) 0.0000015

    como: 0 - 1 = 0,30 V0 = 0

    0+ 0,3 =

    12

    2+

    1

    como: 1 = 2 1 = 2 = 2 = 0

    1

    = f 1

    11

    2

    2

  • Reemplazamos la ecuacin 2 en 1:

    f

    Luego hallamos el N de Reynolds:

    0.04964

    0+ 0,3 =

    12

    2+ f

    1

    11

    2

    2

    0+ 0,3 =

    12

    2(1 + f

    1

    1)

    0,04 104

    750+ 0,3 =

    (0,795775)2

    19,62(1 +

    =

    0,04964 =1,325

    (0,000038

    3,7+

    5,7

    0,9) 2

    Re = 2,2

  • Por lo tanto hallamos la Viscosidad del Lquido:

    =0,795775 0,04

    2,2 103

    = , m2/s

  • 9.- Se tiene una tubera de fierro fundido de 6" de dimetro y 80 m de largo. La tubera arranca de un estan-

    que que que tiene 5 m de carga con respecto al punto de desague. A lo largo de la tubera hay 2 codos stan-

    dard de 90 y una vlvula (K = 10). La embocadura es con bordes agudos. Calcular el gasto (T = 20 C).

    DATOS DEL PROBLEMA:

    TUBERA EN " H (M) EN METROS CAUDAL (M3/S)

    1 6 5 0.1524 ??

    TUBERA FIERRO RUGOSIDAD ABSOLUTA

    1 FUNDIDO 0.00025

    LONGITUD (M)

    80

    AREA (M2) VISCOSIDAD (M2/S)

    0.018241469 0.000001

  • K0.50

    1.80

    10.0

    1.00

    Tenemos la Rugosidad Relativa:

    Ahora hallamos el f de Moody:

    0.02222

    ENTRADA CON BORDES AGUDOS

    ACCESORIO (2 CODOS STANDAR DE 90)

    VLVULA DE GLOBO COMPLET. ABIERTA

    SALIDA

    K1 =

    = 0,00025

    0,1524= 0,00164

    1

    = 2 (3,71

    0,1524

    0,00025)

    f =

    K2 = K3 = K4 =

  • Reemplazando los datos hallamos la velocidad:

    5 = 0.594444675 +

    0.509683996 +

    5 = 1.982376

    Hallamos el N de Reynolds:

    Re = 302114.1335

    Re =

    0.091743 +

    0.050968

    1.272324

    0.025484 +

    5 = 0,50 2

    2+ 0,02222

    80

    0,1524

    2

    2+ 1,8

    2

    2+ 10

    2

    2+

    2

    2

    2 2

    2 2

    2

    2 = m/s

    Re =1,982376 0,1524

    0,000001

    3

  • Hallamos el nuevo valor del f de Moody:

    0.02305

    Reemplazando los datos hallamos la nueva velocidad:

    5 = 0.616816875 +

    0.509683996 +

    5 = 1.965174

    0.091743 +

    0.050968

    1.294697

    0.025484 +

    f =1,325

    (0,00164

    3,7+

    5,7

    (3 105)0,9) 2

    f =

    5 = 0,50 2

    2+ 0,02305

    80

    0,1524

    2

    2+ 1,8

    2

    2+ 10

    2

    2+

    2

    2

    2 2

    2 2

    2

    2 = m/s

  • Hallamos el nuevo N de Reynolds:

    Re = 299492.511

    Re =

    Por lo tanto los valores correctos son los nuevos valores de f, Re y Velocidad:

    0.02305

    1.965174

    Por lo tanto hallamos el caudal o gasto con los valores correctos :

    L/S

    35.848Q = 0.035848

    CAUDAL M3/S

    Re =1,965174 0,1524

    0,000001

    3

    = m/s

    3

    =

    =

  • 10.- Dos estanques cuya diferencia de nivel es de 25 m estn unidos por una tubera de 6" de dimetro y

    1550 m de longitud (asbesto - cemento, nuevo). La viscosidad del agua es 10^-6 m2/s. Calcular el gasto.

    DATOS DEL PROBLEMA:

    TUBERA EN " H (M) EN METROS CAUDAL (M3/S)

    1 6 25 0.1524 ??

    TUBERA ASBESTO RUGOSIDAD ABSOLUTA

    1 CEMENTO NUEVO 0.000025

    VELOCIDAD (M/S)

    ??

    LONGITUD (M)

    1550

    AREA (M2) VISCOSIDAD (M2/S)

    0.018241469 0.000001

    TUBERA

    1

    RUGOS. RELATIVA (K/D)

    0.000164042

  • Ahora hallamos el f de Moody:

    Reemplazando los datos hallamos la velocidad:

    1.91252

    Hallamos el N de Reynolds:

    Re = 291468.2853

    Re =

    0.01318

    1

    = 2 (3,71

    0,1524

    0,000025)

    f =

    H = 25 = 0,01318 1550

    0,1524

    2

    2 V = m/s

    Re =1,91252 0,1524

    0,000001

    2,9

  • Hallamos el nuevo valor del f de Moody:

    Reemplazando los datos hallamos la nueva velocidad:

    1.73358

    Hallamos el nuevo N de Reynolds:

    0.01605

    2,9

    f =1,325

    (0,000164

    3,7+

    5,7

    (2,9 105)0,9) 2

    f =

    H = 25 = 0,01605 1550

    0,1524

    2

    2 V = m/s

  • Re =

    Por lo tanto los valores correctos son los nuevos valores de f, Re y Velocidad:

    0.01605

    1.73358

    Por lo tanto hallamos el caudal o gasto con los valores correctos :

    L/S

    31.623

    M3/S

    0.031623

    CAUDAL

    Q =

    264198.0961

    Re =1,73358 0,1524

    0,000001

    Re = 2,6

    = m/s

    2,6

    =

    =

  • 11.- Cul es la diferencia de nivel que debera existir entre los dos estanques del problema anterior para

    que el gasto sea de 50 l/s?.

    DATOS DEL PROBLEMA:

    TUBERA EN " H (M) EN METROS CAUDAL (M3/S)

    1 6 ?? 0.1524 0.05

    TUBERA ASBESTO RUGOSIDAD ABSOLUTA

    1 CEMENTO NUEVO 0.000025

    VELOCIDAD (M/S)

    2.741007

    TUBERA RUGOS. RELATIVA (K/D)

    1 0.000164

    LONGITUD (M)

    1550

    AREA (M2) VISCOSIDAD (M2/S)

    0.018241469 0.000001

  • Hallamos el N de Reynolds:

    Re = 417729.5094

    Re =

    Ahora hallamos el f de Moody:

    0.01542

    Re =2,741007 0,1524

    0,000001

    4,2

    f =1,325

    (0,000164

    3,7+

    5,7

    (4,2 105)0,9) 2

    f =

  • Reemplazando los datos hallamos la diferencia de nivel H entre los 2 estanques:

    H = 60.039

    H = 0,01542 1550

    0,1524

  • 12.- Dos estanques estn conectados por una tubera de 12" de dimetro y 915 m de largo. La diferencia de

    nivel entre ambos estanques es de 24,5 m. A una distancia de 300 m del primer estanque se ha colocado en

    la tubera una vlvula de 3" que descarga libremente a la atmsfera. Esta vlvula est 15 m debajo del nivel

    del estanque. Para los efectos de este problema se puede considerar a la vlvula como un orificio circular de

    coeficiente de descarga igual a 0,95. Considerando que el coeficiente f de friccin es constante e igual al va-

    lor de 0,032. Calcular el gasto: a) cuando la vlvula est cerrada, b) cuando la vlvula est abierta.

    DATOS DEL PROBLEMA:

    TUBERA EN " AREA (M2) VISCOSIDAD (M2/S)

    1 3 0.004560367 0.000001

    2 12 0.072965877 0.000001

    LONGITUD (M) EN METROS

    300 0.0762

    915 0.3048

  • CAUDAL (L/S)

    ??

    ??

    LONGITUD (M)

    300

    915

    0.95

    1.00

    A).- CUANDO LA VLVULA ESTA CERRADA:

    15 = + + 0.050968

    15 = 1.521723

    COEFICIENTE DE VELOCIDAD

    SALIDA

    V1 =

    6.421216 0.005506

    6.477690

    TUBERA ALTURA (M)

    1 15.0

    2 24.5

    F DE MOODY

    0.032

    0.032

    TUBERA

    1

    2

    15 = 0,032 300

    0,0762

    12

    2+ (

    1

    (0,95)2 1)

    12

    2+

    12 12 12

    m/s12

    Cv = K1 =

  • Ahora obtendremos el N de Reynolds:

    NUEVO F DE MOODY

    0.01745

    Ahora hallaremos la nueva velocidad V1:

    15 = + + 0.050968

    15 = 2.053241

    Ahora obtendremos el nuevo N de Reynolds:

    Por lo tanto los valores correctos son los nuevos valores de f1, Re1, y V1:

    2.053241

    0.01745

    REYNOLDS (Re)

    156456.983

    TUBERA

    1

    TUBERA REYNOLDS (Re)

    1 115955.274

    3.501569 0.005506

    3.558044 V1 =

    15 = 0,01745 300

    0,0762

    12

    2+ (

    1

    (0,95)2 1)

    12

    2+

    12 12 12

    m/s12

    1 =

    1,56 1 =

    1 = m/s

  • Por lo tanto hallamos el caudal o gasto con los valores correctos :

    L/S

    9.364

    B).- CUANDO LA VLVULA ESTA ABIERTA:

    Segn la ecuacin de continuidad sabemos:

    0.06250

    CAUDAL M3/S

    Q = 0.009364

    V2 = ( 1

    2) V1

    =

  • Hallamos las velocidades V1 y V2 cuando esta abierta la vlvula:

    24,5 = + + 0.019126

    24,5 = 1.949559

    Luego hallamos la velocidad V2:

    0.121847

    Ahora obtendremos los N de Reynolds:

    NUEVO F DE MOODY

    0.01656

    0.02230

    1 148556.373

    2 37139.093

    6.446047 V1 =

    V2 =

    TUBERA REYNOLDS (Re)

    6.421216 0.005506

    0.000199

    24,5 = 0,032 300

    0,0762

    12

    2+ (

    1

    (0,95)2 1)

    12

    2+ 0,032

    915

    0,3048

    22

    2+

    12 12 12

    12

    m/s12

    m/s

  • Ahora hallaremos las nuevas velocidades V1 y V2 cuando est abierta la vlvula:

    24,5 = + + 0.013328

    24,5 = 2.707566

    Luego hallamos la nueva velocidad V2:

    0.169223

    Ahora hallaremos los nuevos Reynolds Re1 y Re2:

    2 51579.125

    V2 =

    TUBERA REYNOLDS (Re)

    1 206316.501

    3.322979 0.005506

    0.000199

    3.342013 V1 =

    24,5 = 0,01656 300

    0,0762

    12

    2+ (

    1

    (0,95)2 1)

    12

    2+ 0,02230

    915

    0,3048

    22

    2+

    12 12 12

    12

    m/s12

    m/s

  • Por lo tanto los valores correctos son los nuevos valores de f1, f2, Re1, Re2, V1 y V2:

    Por lo tanto hallamos el caudal o gasto con los valores correctos :

    L/S

    12.347Q = 0.012347

    2.707566

    0.169223

    CAUDAL M3/S

    0.01656

    0.02230

    1 = m/s

    2,06

    1 =

    1 = =

    =

    =

    5,16

    m/s

  • 13.- Dos reservorios estn conectados por una tubera de fierro galvanizado que tiene 6" en los prime-

    ros 15 m y 8" de dimetro en los siguientes 25,1 m. La embocadura es con bordes ligeramente redon-

    deados y el cambio de seccin es brusco. Calcular cul debe ser la diferencia de nivel entre las superfi-

    cies libres de ambos reservorios para que el gasto sea de 123,5 l/s. Dibujar la lnea de energa y la lnea

    de gradiente hidrulica, calculando previamente cada una de las prdidas de carga. La viscosidad cine-

    mtica del agua es 1,3 x 10^-6 m2/s.

    DATOS DEL PROBLEMA:

    TUBERA EN " AREA (M2) VELOCIDAD (M/S)

    1 6 0.018241469 6.770287981

    2 8 0.032429279 3.808286989

    LONGITUD (M)

    15

    25.1

    EN METROS

    0.1524

    0.2032

  • REYNOLDS (Re)

    793686.068

    595264.551

    F DE MOODY

    0.02004

    0.01825

    K

    0.26

    1.00

    1.00

    Segn la ecuacin de continuidad sabemos:

    0.5625

    SALIDA

    ENTRADA CON BORDES LIGER. REDONDEADOS

    ENSANCHAMIENTO CAMBIO BRUSCO

    RUGOS. RELATIVA (K/D)

    0.000984

    0.000738

    TUBERA

    1

    2

    VISCOSIDAD (M2/S)

    0.0000013

    0.0000013

    RUGOSIDAD ABSOLUTA

    0.00015

    FIERRO

    GALVANIZADO

    TUBERA

    1

    CAUDAL (M3/S)

    0.1235

    0.12352

    K1 = K2 = K3 =

    V2 = ( 1

    2) V1 =

  • Hallamos la diferencia de nivel H entre las 2 tuberas:

    H = + + 0.009756

    +

    H = H = 8.067750.176010 45.836799

    0.013252 0.100512

    0.036364 0.016127

    H = 0,26 1

    2

    2+ 0,02004

    15

    0,1524

    12

    2+

    (1 2)2

    2+ 0,01825

    25,1

    0,2032

    22

    2+

    H = 0,26 1

    2

    2+ 0,02004

    15

    0,1524

    12

    2+

    (1 0,5625 1)2

    2

    +

    12 12 12

    12 12

    X m

  • Dibujamos la lnea de energa y la lnea piezomtrica lnea de gradiente hidrulica:

  • Ahora calculamos cada una de las prdidas de carga:

    ENTREGA 0.73920 m

    8.06775 mTOTAL DE ENERGA DISPONIBLE

    0.44717 m

    CONTINUA 2 1.66681 m

    CAMBIO BRUSCO

    EMBOCADURA 0.60742 m

    CONTINUA 1 4.60715 m

    K1

    f1

    K2 ( )

    f2

    K3

  • 14.- Dos estanques tienen una diferencia de nivel de 34,7 m. El primer tramo de la tubera que los une

    tiene 3" de dimetro y 100 m de longitud. Calcular que longitud debe tener el segundo tramo, cuyo di-

    metro es de 2", para que el gasto se 8 l/s. La embocadura es acampanada (K = 0,04). La transicin es

    gradual. La temperatura es de 20 C. La tubera es de fierro forjado.

    DATOS DEL PROBLEMA:

    TUBERA EN " AREA (M2) VELOCIDAD (M/S)

    1 3 0.0045604 1.754245

    2 2 0.0020268 3.947050

    LONGITUD (M)

    100

    ??

    EN METROS

    0.0762

    0.0508

  • REYNOLDS (Re)

    133673.443

    200510.165

    ALTURA (H)

    34.7

    F DE MOODY

    0.02011

    0.02071

    K

    0.04

    0.00

    1.00

    Hallamos la longitud en el 2do tramo L2:

    CONTRACCIN GRADUAL

    SALIDA

    RUGOSIDAD ABSOLUTA (K)

    0.000045

    FIERRO

    FORJADO

    1 0.000591

    2 0.000886

    ENTRADA CON BORDES ACAMPANADOS

    TUBERA RUGOS. RELATIVA (K/D)

    1 0.008 0.000001

    2 0.008 0.000001

    TUBERA CAUDAL (M3/S) VISCOSIDAD (M2/S)

    K1 = K2 = K3 =

  • Reemplazamos los datos y hallamos la longitud L2:

    34.7 = 4.139531 +

    0.794047

    29.760 = 0.323685

    L2 = 91.942

    0.006274

    0.323685 +

    +

    34,7 = 0,04 1

    2

    2+ 0,02011

    100

    0,0762

    12

    2+ 0,02071

    2

    0,0508

    22

    2+

    34,7 = 0,04 (1,754245)

    2

    2+ 0,02011

    100

    0,0762

    (1,754245)2

    2+

    0,02071 2

    0,0508

    (3,947050)2

    2+

    (3,947050)2

    2

    L2

    L2

    m

  • 15.- Dos estanques estn unidos por una tubera de fierro galvanizado que tiene 6" de dimetro en los

    primeros 15 m y 8" de dimetro en los siguientes 20 m. La embocadura es con bordes ligeramente re-

    dondeados y el cambio de seccin brusco. La diferencia de nivel entre las superficies libres de ambos

    estanques es de 8 m. La viscosidad del agua es de 1,3 x 10^-6 m2/s. Calcular el gasto y cada una de las

    prdidas de carga. Dibujar la lnea de gradiente hidrulica.

    DATOS DEL PROBLEMA:

    TUBERA EN " AREA (M2) VISCOSIDAD (M2/S)

    1 6 0.018241469 0.0000013

    2 8 0.032429279 0.0000013

    LONGITUD (M) EN METROS

    15 0.1524

    20 0.2032

  • ALTURA (H)

    8

    F DE MOODY

    0.01955

    0.01825

    K

    0.26

    1.00

    1.00

    Segn la ecuacin de continuidad sabemos:

    0.5625

    Hallamos las velocidades V1 y V2 mediante la frmula:

    RUGOSIDAD ABSOLUTA

    0.00015

    FIERRO

    GALVANIZADO

    TUBERA RUGOS. RELATIVA (K/D)

    1 0.000984

    2 0.000738

    ENTRADA CON BORDES LIGER. REDONDEADOS

    ENSANCHAMIENTO CAMBIO BRUSCO

    SALIDA

    K1 = K2 = K3 =

    V2 = ( 1

    2) V1 =

  • Reemplazamos los datos y ponemos en funcin de V1 para obtener las velocidades:

    8 = + + 0.009756

    +

    8 = V1 =

    Luego hallamos la velocidad V2:

    V2 =

    0.098059

    0.028967 0.016127

    0.166160 6.938752

    3.903048

    0.013252

    8 = 0,26 1

    2

    2+ 0,01955

    15

    0,1524

    12

    2+

    (1 2)2

    2+ 0,01825

    20

    0,2032

    22

    2+

    8 = 0,26 1

    2

    2+ 0,01955

    15

    0,1524

    12

    2+

    (1 0,5625 1)2

    2

    +

    12 12 12

    12 12

    m/s12

    m/s

  • Ahora obtendremos los N de Reynolds:

    NUEVO F DE MOODY

    0.02003

    0.01898

    Ahora hallaremos las nuevas velocidades V1 y V2:

    8 = + + 0.009756

    +

    8 = V1 =

    Luego hallamos la nueva velocidad V2:

    V2 = 3.861970

    0.013252 0.100461

    0.030119 0.016127

    0.169714 6.865725

    2

    REYNOLDS (Re)

    813435.268

    610076.451

    RUGOS. RELATIVA (K/D)

    0.000984

    0.000738

    TUBERA

    1

    8 = 0,26 1

    2

    2+ 0,02003

    15

    0,1524

    12

    2+

    (1 0,5625 1)2

    2

    +

    12 12 12

    12 12

    m/s12

    m/s

  • Ahora hallaremos los nuevos Reynolds Re1 y Re2:

    Por lo tanto los valores correctos son los nuevos valores de f1, f2, Re1, Re2, V1 y V2:

    Por lo tanto hallamos el caudal o gasto con los valores correctos :

    L/S

    125.241

    1 804874.183

    2 603655.637

    CAUDAL M3/S

    Q = 0.125241

    0.02003

    6.865725

    3.861970

    0.01898

    TUBERA REYNOLDS (Re)

    m/s

    1 = m/s

    8

    1 =

    1 = =

    =

    =

    6

    m/s

  • Ahora calculamos cada una de las prdidas de carga:

    TOTAL DE ENERGA DISPONIBLE 8.00000 m

    CONTINUA 2 1.41975 m

    ENTREGA 0.76018 m

    CONTINUA 1 4.73553 m

    CAMBIO BRUSCO 0.45986 m

    mEMBOCADURA 0.62466K1

    f1

    K2 ( )

    f2

    K3

  • Dibujamos la lnea piezomtrica o lnea de gradiente hidrulica:

  • 16.- Dos estanques estn conectados por una tubera cuyo dimetro es de 6" en los primeros 20 pies y

    de 9" en los otros 50 pies. La embocadura es con bordes agudos. El cambio de seccin es brusco. La di-

    ferencia de nivel entre las superficies libres de ambos estanques es de 20 pies. Calcular cada una de las

    prdidas de carga y el gasto. Considerar f = 0,04 en ambas tuberas.

    DATOS DEL PROBLEMA:

    TUBERA EN " AREA (M2) F DE MOODY

    1 6 0.018241469 0.040

    2 9 0.041043306 0.040

    LONGITUD (PIES) EN METROS

    20 0.1524

    50 0.2286

  • Hallamos los Reynolds con esta frmula:

    LONGITUD (M) F DE MOODY

    6.096 0.040

    15.24 0.040

    Hallamos los Rugosidad Absoluta con esta frmula:

    RUGOS. RELATIVA (K/D)

    0.011811

    0.011811

    1255000

    1255000

    REYNOLDS (Re)TUBERA

    RUGOS. ABSOLUTA (K)

    0.0018

    0.0027

    1

    2

    ALTURA (PIES)

    20

    TUBERA

    1

    2

    EN METROS

    0.1524

    0.2286

    ALTURA (H) EN METROS

    6.096

  • K0.50

    1.00

    1.00

    Segn la ecuacin de continuidad sabemos:

    0.44444

    Hallamos las velocidades V1 y V2 mediante la frmula:

    EMBOCADURA CON BORDES AGUDOS

    ENSANCHAMIENTO CAMBIO BRUSCO

    SALIDA

    K1 = K2 = K3 =

    V2 = ( 1

    2) V1 =

  • Reemplazamos los datos y ponemos en funcin de V1 para obtener las velocidades:

    6,096 = + + 0.015731

    +

    6,096 = V1 =

    Luego hallamos la velocidad V2:

    V2 =

    0.025484 0.081549

    0.026848 0.010068

    0.159680 6.178701

    2.746089

    6,096 = 0,50 1

    2

    2+ 0,040

    6,096

    0,1524

    12

    2+

    (1 2)2

    2+ 0,040

    15,24

    0,2286

    22

    2+

    6,096 = 0,50 1

    2

    2+ 0,040

    6,096

    0,1524

    12

    2+

    (1 0,44444 1)2

    2

    +

    12 12 12

    12 12

    m/s12

    m/s

  • Ahora obtendremos la Viscosidad y el nuevo N de Reynolds:

    NUEVO F DE MOODY

    0.04020

    0.04020

    Por lo tanto los valores correctos son los mismos valores de f1, f2, Re1, Re2, V1 y V2:

    Por lo tanto hallamos el caudal o gasto con los valores correctos :

    L/S

    112.709

    TUBERA VISCOSIDAD (v) REYNOLDS (Re)

    2.746089

    1 0.000001 1255000

    2 0.000001 1255000

    0.04020

    0.04020

    6.178701

    Nos damos cuenta que hemos obtenido el mismo N de Reynolds en los 2 tanteos.

    En cambio los F de Moody fueron casi lo mismo por un pequeo margen de error de decimales.

    CAUDAL M3/S

    Q = 0.112709

    1 = m/s

    1,26

    1 =

    1 = =

    =

    =

    1,26

    m/s

  • Ahora calculamos cada una de las prdidas de carga:

    0.38435 m

    TOTAL DE ENERGA DISPONIBLE 6.11643 m

    ENTREGA

    EMBOCADURA

    CONTINUA 1

    CAMBIO BRUSCO

    0.97289 m

    3.12863 m

    CONTINUA 2

    0.60055 m

    1.03000 m

    K1

    f1

    K2 ( )

    f2

    K3

  • 17.- Dos reservorios cuya diferencia de nivel es de 6 m estn unidos por una tubera de acero remacha-

    do nuevo, que tiene un primer tramo de 80 m de largo y 6" de dimetro. El segundo tramo, unido al pri-

    mero por una expansin gradual (10) tiene 120 m de largo y 8" de dimetro. La embocadura es con bor-

    des ligeramente redondeados. En el segundo tramo se ha colocado una vlvula. Calcular para que valor

    de K, de la vlvula, el gasto queda reducido al 90% (del que existira en ausencia de la vlvula). La tempe-

    ratura del agua es de 15 C.

    DATOS DEL PROBLEMA:

    TUBERA EN " AREA (M2) VISCOSIDAD (M2/S)

    1 6 0.018241469 0.0000025

    2 8 0.032429279 0.0000025

    LONGITUD (M) EN METROS

    80 0.1524

    120 0.2032

  • ALTURA (H)

    6

    F DE MOODY

    0.02222

    0.02065

    Haciendo el clculo para hallar el ensanchamiento gradual de K2:

    ACERO RUGOS. ABSOLUTA (K)

    REMACHADO NUEVO 0.00025

    TUBERA RUGOS. RELATIVA (K/D)

    1 0.001640

    2 0.001230

  • K0.26

    0.16

    ??

    1.00

    Segn la ecuacin de continuidad sabemos:

    0.5625

    Hallamos las velocidades V1 y V2 sin la Vlvula mediante la frmula:

    VLVULA

    ENTRADA BORDES LIGERAMENTE REDONDEADOS

    ENSANCHAMIENTO EXPANSIN GRADUAL

    SALIDA

    K1 = K2 =

    K4 = K3 =

    V2 = ( 1

    2) V1 =

  • Reemplazamos los datos y ponemos en funcin de V1 para obtener las velocidades:

    6 = + + 0.001561

    +

    6 = V1 =

    Luego hallamos la velocidad V2:

    V2 =

    0.196673 0.016127

    0.822057 2.701622

    0.013252 0.594445

    1.519662

    6 = 0,26 1

    2

    2+ 0,02222

    80

    0,1524

    12

    2+ 0,16

    (1 2)2

    2+ 0,02065

    120

    0,2032

    22

    2+

    6 = 0,26 1

    2

    2+ 0,02222

    80

    0,1524

    12

    2+ 0,16

    (1 0,5625 1)2

    2+

    0,02065 120

    0,2032

    (0,5625 1)2

    2+

    (0,5625 1)2

    2

    12 12 12

    12 12

    m/s12

    m/s

  • Ahora obtendremos los N de Reynolds:

    NUEVO F DE MOODY

    0.02362

    0.02271

    Ahora hallaremos las nuevas velocidades V1 y V2 sin la Vlvula:

    6 = + + 0.001561

    +

    6 = V1 =

    Luego hallamos la nueva velocidad V2:

    V2 =

    TUBERA REYNOLDS (Re) RUGOS. RELATIVA (K/D)

    1 164690.864 0.001640

    2 123518.148 0.001230

    0.013252 0.631842

    0.216275 0.016127

    0.879056 2.612566

    1.469568

    6 = 0,26 1

    2

    2+ 0,02361

    80

    0,1524

    12

    2+ 0,16

    (1 0,5625 1)2

    2+

    0,02271 120

    0,2032

    (0,5625 1)2

    2+

    (0,5625 1)2

    2

    12 12 12

    12 12

    m/s12

    m/s

  • Ahora hallaremos los nuevos Reynolds Re1 y Re2:

    Por lo tanto los valores correctos son los nuevos valores de f1, f2, Re1, Re2, V1 y V2:

    Por lo tanto hallamos el caudal o gasto con los valores correctos :

    L/S

    47.657

    TUBERA REYNOLDS (Re)

    1 159262.031

    2 119446.523

    0.02362

    0.02271

    2.612566

    1.469568

    CAUDAL M3/S

    Q = 0.047657

    1 = m/s

    1,59

    1 =

    1 = =

    =

    =

    1,20

    m/s

  • El gasto queda reducido al 90% del Caudal anterior hallado sin Vlvula:

    L/S

    42.891

    Hallamos las velocidades V1 y V2 utilizando el nuevo Caudal reducido:

    VELOCIDAD (M/S)

    2.351309509

    1.322611599

    Hallamos la Vlvula K3 mediante la frmula:

    CAUDAL M3/S

    Q = 0.042891

    AREA (M2)

    2

    1

    TUBERA

    0.018241469

    0.032429279

    6 = 0,26 1

    2

    2+ 0,02361

    80

    0,1524

    12

    2+ 0,16

    (1 0,5625 1)2

    2

    +

  • Hallamos la Vlvula K3 reemplazando los datos en la frmula:

    6 = + + 0.008630

    + + 0.089159

    6 = +

    =

    0.073265 3.493237

    K3 =

    1.195710 0.089159

    4.860000 0.089159

    1.140000 0.089159

    12.79

    K3

    K3

    K3

  • 18.- Dos estanques estn conectados por una tubera que tiene 6" de dimetro en los primeros 25 m y

    8" en los 40 m restantes. La embocadura es perfectamente redondeada. El cambio de seccin es brusco.

    La diferencia de nivel entre ambos estanques es de 20 m. Las tuberas son de fierro fundido, nuevo. La

    temperatura del agua es de 20 C. Calcular el gasto, y cada una de las prdidas de carga. Dibujar la lnea

    de energa y la lnea piezomtrica.

    DATOS DEL PROBLEMA:

    TUBERA EN " AREA (M2) VISCOSIDAD (M2/S)

    1 6 0.018241469 0.000001

    2 8 0.032429279 0.000001

    LONGITUD (M) EN METROS

    25 0.1524

    40 0.2032

  • ALTURA (H)

    20

    F DE MOODY

    0.02222

    0.02065

    K

    0.04

    1.00

    1.00

    Segn la ecuacin de continuidad sabemos:

    0.5625

    Hallamos las velocidades V1 y V2 mediante la frmula:

    ENSANCHAMIENTO CAMBIO BRUSCO

    FIERRO RUGOSIDAD ABSOLUTA

    FUNDIDO NUEVO 0.00025

    TUBERA RUGOS. RELATIVA (K/D)

    1 0.001640

    2 0.001230

    ENTRADA PERFECTAMENTE REDONDEADA

    SALIDA

    K1 = K2 = K3 =

    V2 = ( 1

    2) V1 =

  • Reemplazamos los datos y ponemos en funcin de V1 para obtener las velocidades:

    20 = + + 0.009756

    +

    20 = V1 =

    Luego hallamos la velocidad V2:

    V2 =

    0.002039 0.185764

    0.065558 0.016127

    0.279243 8.462993

    4.760433

    20 = 0,04 1

    2

    2+ 0,02222

    25

    0,1524

    12

    2+

    (1 2)2

    2+ 0,02065

    40

    0,2032

    22

    2+

    20 = 0,04 1

    2

    2+ 0,02222

    25

    0,1524

    12

    2+

    (1 0,5625 1)2

    2

    +

    12 12 12

    12 12

    m/s12

    m/s

  • Ahora obtendremos los N de Reynolds:

    NUEVO F DE MOODY

    0.02246

    0.02101

    Ahora hallaremos las nuevas velocidades V1 y V2:

    20 = + + 0.009756

    +

    20 = V1 =

    Luego hallamos la nueva velocidad V2:

    V2 =

    TUBERA REYNOLDS (Re) RUGOS. RELATIVA (K/D)

    1 1289760.058 0.001640

    2 967320.044 0.001230

    0.002039 0.187763

    0.066706 0.016127

    0.282390 8.415707

    4.733835

    20 = 0,04 1

    2

    2+ 0,02246

    25

    0,1524

    12

    2+

    (1 0,5625 1)2

    2

    +

    12 12 12

    12 12

    m/s12

    m/s

  • Ahora hallaremos los nuevos Reynolds Re1 y Re2:

    Por lo tanto los valores correctos son los nuevos valores de f1, f2, Re1, Re2, V1 y V2:

    Por lo tanto hallamos el caudal o gasto con los valores correctos :

    L/S

    153.515

    4.733835

    TUBERA REYNOLDS (Re)

    1 1282553.796

    2 961915.347

    0.02246

    0.02101

    8.415707

    CAUDAL M3/S

    Q = 0.153515

    1 = m/s

    1,28

    1 =

    1 = =

    =

    =

    9,62

    m/s

  • Ahora calculamos cada una de las prdidas de carga:

    CAMBIO BRUSCO 0.69094 m

    EMBOCADURA 0.14439 m

    CONTINUA 1 13.29814 m

    TOTAL DE ENERGA DISPONIBLE 18.90353 m

    CONTINUA 2 4.72437 m

    ENTREGA 0.04569 m

    K1

    f1

    K2 ( )

    f2

    K3

  • Dibujamos la lnea de energa y la lnea piezomtrica entre las 2 tuberas:

  • 19.- Dos estanques estn conectados por una tubera que tiene 8" de dimetro en los primeros 20 m y

    6" en los 30 m restantes. La embocadura es ligeramente redondeada. El cambio de seccin es brusco.

    La diferencia de nivel entre ambos estanques es de 15 m. La tubera es de fierro fundido. La temperatu-

    ra del agua es de 20 C. Calcular el gasto. Dibujar la lnea de energa y la lnea piezomtrica.

    DATOS DEL PROBLEMA:

    TUBERA EN " AREA (M2) VISCOSIDAD (M2/S)

    1 8 0.032429279 0.000001

    2 6 0.018241469 0.000001

    LONGITUD (M) EN METROS

    20 0.2032

    30 0.1524

  • ALTURA (H)

    15

    F DE MOODY

    0.02065

    0.02222

    K

    0.26

    0.00

    1.00

    Segn la ecuacin de continuidad sabemos:

    1.77778

    Hallamos las velocidades V1 y V2 mediante la frmula:

    CONTRACCIN GRADUAL

    FIERRO RUGOSIDAD ABSOLUTA (K)

    FUNDIDO 0.00025

    TUBERA RUGOS. RELATIVA (K/D)

    1 0.001230

    2 0.001640

    ENTRADA LIGERAMENTE REDONDEADA

    SALIDA

    K1 = K2 = K3 =

    V2 = ( 1

    2) V1 =

  • Reemplazamos los datos y ponemos en funcin de V1 para obtener las velocidades:

    15 = 0.103597 +

    0.161085

    15 =

    3.907400

    Luego hallamos la velocidad V2:

    6.946488

    0.013252 +

    0.704527 +

    0.982462

    V1 =

    V2 =

    15 = 0,26 1

    2

    2+ 0,02065

    20

    0,2032

    12

    2+ 0,02222

    30

    0,1524

    22

    2+

    22

    2

    15 = 0,26 1

    2

    2+ 0,02065

    20

    0,2032

    12

    2+ 0,02222

    30

    0,1524

    (1,77778)2

    2+

    12 12

    12 12

    12

    m/s

    m/s

  • Ahora obtendremos los N de Reynolds:

    NUEVO F DE MOODY

    0.02108

    0.02250

    Ahora hallaremos las nuevas velocidades V1 y V2:

    15 = 0.105749 +

    0.161085

    15 =

    3.885433

    Luego hallamos la nueva velocidad V2:

    6.907437

    TUBERA REYNOLDS (Re) RUGOS. RELATIVA (K/D)

    1 793983.619 0.001230

    2 1058644.826 0.001640

    0.013252 +

    0.713515 +

    0.993602

    V1 =

    V2 =

    15 = 0,26 1

    2

    2+ 0,02108

    20

    0,2032

    12

    2+ 0,02250

    30

    0,1524

    (1,77778)2

    2+

    12 12

    12 12

    12

    m/s

    m/s

  • Ahora hallaremos los nuevos Reynolds Re1 y Re2:

    Por lo tanto los valores correctos son los nuevos valores de f1, f2, Re1, Re2, V1 y V2:

    Por lo tanto hallamos el caudal o gasto con los valores correctos :

    L/S

    126.002

    2 1052693.432

    TUBERA REYNOLDS (Re)

    1 789520.074

    CAUDAL M3/S

    Q = 0.126002

    0.02108

    0.02250

    3.885433

    6.9074371 = m/s

    7,9

    1 =

    1 = =

    =

    =

    1,1

    m/s

  • Dibujamos la lnea de energa y la lnea piezomtrica entre las 2 tuberas:

  • 20.- De un estanque sale una tubera de 2400 m de largo y 18" de dimetro. Descarga libremente a la

    atmsfera 350 l/s. La carga es de 40 m. Calcular el coeficiente f de Darcy. Si a la tubera se le adiciona

    una boquilla tronco cnica convergente, en la que suponemos que la prdida de carga es despreciable.

    Determinar cul debe ser el dimetro de la boquilla para que la potencia del chorro sea mxima. Calcu-

    lar la potencia.

    DATOS DEL PROBLEMA:

    TUBERA EN " AREA (M2) CAUDAL (M3/S)

    1 18 0.164173 0.350

    H20 (KG/M3)

    10002.13189540

    ALTURA (H) VELOC. (M/S)

    LONGITUD (M) EN METROS

    2400 0.4572

  • Reemplazamos los datos y hallamos F de Moody en la frmula:

    Asumiendo que en la boquilla la Vs ser el doble que la V inicial:

    Vs (M/S)

    4.263789

    VELOC. (M/S)

    2.131895

    TUBERA

    1

    0.03289

    H = 40 = f 2400

    0,4572

    (2,131895)2

    19,62

    f =

    Vs = 2V

  • Teniendo el grfico de la boquilla tronco cnica convergente:

    Segn la ecuacin de continuidad hallamos Ds:

    12.73

    2,131895 0,164173 = 4,263789 (0,0254 )2

    4

    Ds = " Ds = 13"

  • Ahora calculamos la potencia del chorro:

    324.31

    4.27

    4.32

    3.18

    POTENCIA =

    POTENCIA =

    POTENCIA =

    POTENCIA =

    POTENCIA = 1000 0,35 (4,263789)2

    19,62

    Kg-m/s

    HP

    CV

    KW

  • 21.- Calcular el gasto para el sifn mostrado en la figura. El dimetro de la tubera es 0,20 m, su rugosidad

    es de 1,5 x 10^-4 m, la viscosidad es de 10^-6 m2/s.

    DATOS DEL PROBLEMA:

    TUBERA Q AREA (M2) VISCOSIDAD (M2/S)

    1 ?? 0.031415927 0.000001

    2 ?? 0.070685835 0.000001

    ALTURA (H)

    7.00

    F DE MOODY

    0.01832

    0.01669

    8 0.30

    2 0.00050

    RUGOS. RELATIVA (K/D)TUBERA

    LONGITUD (M) EN METROS

    8 0.20

    1 0.00075

    RUGOS. ABSOLUTA (K)

    0.00015

    FIERRO

    GALVANIZADO

  • Haciendo el clculo para hallar el ensanchamiento gradual del sifn K1:

    K

    0.16

    1.00

    Segn la ecuacin de continuidad sabemos:

    ENSANCHAMIENTO EXPANSIN GRADUAL

    SALIDA

    K1 = K2 =

  • Hallamos las velocidades V1 y V2 mediante la frmula:

    Reemplazamos los datos y ponemos en funcin de V1 para obtener las velocidades:

    7 = + + 0.002517

    +

    7 = 8.1502750.105379 V1 =

    0.44444

    0.050968 0.037345

    0.004481 0.010068

    V2 = ( 1

    2) V1

    =

    7 =1

    2

    2+ 0,01832

    8

    0,2

    12

    2+ 0,16

    (1 0,44444 1)2

    2

    +

    12 12 12

    12 12

    m/s12

  • Luego hallamos la velocidad V2:

    3.622345

    Ahora obtendremos los N de Reynolds:

    NUEVO F DE MOODY

    0.01863

    0.01725

    Ahora hallaremos las nuevas velocidades V1 y V2:

    7 = + + 0.002517

    +

    7 = 8.120273

    0.050968 0.037975

    0.004631 0.010068

    0.106159 V1 =

    2 1086703.385 0.000500

    V2 =

    RUGOS. RELATIVA (K/D)REYNOLDS (Re)TUBERA

    0.0007501630055.0781

    m/s

    m/s

    7 =1

    2

    2+ 0,01863

    8

    0,2

    12

    2+ 0,16

    (1 0,44444 1)2

    2

    +

    12 12 12

    12 12

    m/s12

  • Luego hallamos la nueva velocidad V2:

    Ahora hallaremos los nuevos Reynolds Re1 y Re2:

    Por lo tanto los valores correctos son los nuevos valores de f1, f2, Re1, Re2, V1 y V2:

    Por lo tanto hallamos el caudal o gasto del sifn con los valores correctos :

    L/S

    255.106Q = 0.255106

    3.609010 V2 =

    8.120273

    3.609010

    CAUDAL M3/S

    2 1082703.065

    0.01863

    0.01725

    TUBERA REYNOLDS (Re)

    1 1624054.597

    m/s

    1 = m/s

    1,62

    1 =

    1 = =

    =

    =

    1,08

    m/s

  • 22.- En el sistema mostrado en la figura circulan 60 l/s. La bomba tiene una potencia de 10 HP. La eficien-

    cia de la bomba es 0,85. La presin manomtrica inmediatamente antes de la bomba es de 0,06 kg/cm2.

    Determinar cul es la energa disponible inmediatamente despus de la bomba. El agua est a 20 C. Di-

    bujar la lnea de energa y la lnea piezomtrica. Calcular la longitud de cada uno de los tramos.

    DATOS DEL PROBLEMA:

    TUBERA EN " AREA (M2) VISCOSIDAD (M2/S)

    1 4 0.00810732 0.000001

    2 4 0.00810732 0.000001

    CAUDAL (M3/S) CAUDAL (L/S)

    0.06 60

    LONGITUD (M)

    L2 = ?? 0.1016

    EN METROS

    FUNDIDO NUEVO

    FIERRO RUGOS. ABSOLUTA (K)

    L1 = ?? 0.1016

    0.00025

  • F DE MOODY PRESIN (KG/CM2)

    0.02475 0.06

    0.02475 ??

    H20 (KG/M3) H20 (N/M3)

    1000 9810

    REYNOLDS (Re) PRESIN (N/M2)

    751913.117 5882.814

    751913.117 ??

    Ecuacin de la energa entre (0 - 1) y hallamos la longitud en el tramo L1:

    12.66025L1 =

    7.400720

    TUBERA

    1

    2 7.400720

    VELOCIDAD (M/S)

    EFICIENCIA (n)

    0.85

    POTENCIA EN HP

    10

    2 0.002461

    1 0.002461

    TUBERA RUGOS. RELATIVA (K/D)

    12 = 5882,814

    9810+ (1 + 0,02475

    1

    0,1016)

    (7,400720)2

    19,62

    m

  • Ecuacin de la energa entre (2 - 3):

    Tenemos la Altura de la Bomba:

    2

    = (1 + 0,02475 2

    0,1016)

    (7,400720)2

    19,62

  • Como tenemos la Potencia de la Bomba reemplazamos datos y hallamos la longitud L2:

    Hallamos la energa disponible despus de la bomba :

    L2 = 12.61028

    24.15791

    10 =1000 0,06

    76 0,85 [ (1 + 0,02475

    2

    0,1016)

    (7,400720)2

    19,62

    5882,814

    9810]

    m

    2 = 10 + 11,3663419 +

    = m

  • Dibujamos la lnea de energa y la lnea piezomtrica entre las 2 tuberas:

  • 23.- Calcular la potencia que debe tener la bomba, cuya eficiencia es del 80% para bombear 15 lts/s. La

    succin se efecta por medio de la vlvula de pie mostrada en la figura (K = 0,8). Hay una vlvula check

    (K = 2) y una vlvula de compuerta (K = 17). El codo es de curvatura suave. La tubera es de 4" de dime-

    tro. Es de fierro galvanizado. La viscosidad del agua es 10^-6 m2/s.

    DATOS DEL PROBLEMA:

    TUBERA EN " AREA (M2) VISCOSIDAD

    1 4 0.00810732 0.000001

    TUBERA CAUDAL (M3/S) VELOCIDAD (M/S)

    1 0.015 1.850180GALVANIZADO 0.00015

    250 0.1016

    LONGITUD (M) EN METROS

    FIERRO RUGOS. ABSOLUTA (K)

  • F DE MOODY

    0.02162

    EFICIENCIA (n)

    0.08

    K

    0.80

    2.00

    17.0

    0.60

    1.00

    Ecuacin de la energa entre (0 - 1):

    -6.62904

    VLVULA CHECK

    VLVULA COMPUERTA

    1 CODO DE CURVATURA SUAVE

    SALIDA

    TUBERA CAUDAL (M3/S)

    1 0.015

    VLVULA DE PIE

    TUBERA RUGOS. RELATIVA (K/D)

    1 0.001476

    0 + 0 = (1,850180)

    2

    19,62+

    1+ 3 + (0,8 + 2,00 + 17,0)

    (1,850180)2

    19,62

    K1 = K2 = K3 = K4 = K5 =

    = m

  • Ecuacin de la energa entre (2 - 3):

    Hallamos la Altura de la Bomba:

    49.56267

    2

    = 40 + (0,6 + 1,00 + 0,02162 250

    0,1016)

    (1,850180)2

    19,62

    = m

  • La Altura de la Bomba ser:

    -3.45457

    61.23714

    64.692

    1 = 3 6,62904 +(1,850180)

    2

    19,62

    = m

    2 = 11,5 + 49,56267 +(1,850180)

    2

    19,62

    = m

    E = m

  • Por lo tanto hallamos la Potencia que debe tener la Bomba:

    12.768

    159.601

    =1000 0,015 64,692

    76

    = HP

    = HP

  • 24.- Si no existiera la bomba circularan 150 l/s en el sistema mostrado en la figura. Calcular la potencia

    terica requerida en HP de la bomba para mantener el mismo gasto, pero en direccin contraria.

    DATOS DEL PROBLEMA:

    TUBERA EN " AREA (M2) VISCOSIDAD (M2/S)

    1 12 0.072965877 0.000001

    2 12 0.072965877 0.000001

    TUBERA CAUDAL (L/S) VELOCIDAD (M/S)

    1 150 2.055755

    2 150 2.055755

    H20 (KG/M3)

    1000

    1000 0.150

    CAUDAL (M3/S)

    0.150

    LONGITUD (M) EN METROS

    600 0.3048

    300 0.3048

  • Hallamos los F de Moody con esta frmula:

    F DE MOODY

    0.01262

    0.01262

    K

    0.42

    1.00

    Hallamos las prdidas de carga por friccin con esta frmula:

    5.35106

    2 626594.2641

    1 CODO DE 45 (ACCESORIO)

    SALIDA

    TUBERA REYNOLDS (Re)

    1 626594.2641

    K1 = K2 =

    1 = 0,01262 600

    0,3048

    (2,055755)2

    19,62

    hf1 = m

  • Hallamos las prdidas de carga locales con esta frmula:

    2.67553

    0.09047

    0.21540

    2 = 0,01262 300

    0,3048

    (2,055755)2

    19,62

    hf2 = m

    1 =

    hLoc1 = m

    2 = 1 (2,055755)

    2

    19,62

    hLoc2 = m

  • Ahora hallamos la altura de la Bomba con esta frmula:

    12 + + 2.67553 +

    0.09047 +

    Por lo tanto hallamos la Potencia Terica Requerida de la Bomba en HP con esta frmula:

    40.130

    5.35106

    0.21540

    20.33245

    E =

    E = m

    =1000 0,15 20,33245

    76

    = HP

  • 25.- Una tubera conduce 200 litros por minuto de aceite. La longitud es de 2 km y el dimetro de 0,18 m.

    El peso especfico relativo del aceite es 0,9 y su viscosidad 4 x 10^-3 kg-s/m2. Si la potencia se mantiene

    constante se pregunta cul es la variacin en el caudal.

    DATOS DEL PROBLEMA:

    TUBERA hf AREA (M2) VELOCIDAD(M/S)

    1 ?? 0.0254469 0.130992

    TUBERA CAUDAL (L/M) CAUDAL (M3/S)

    1 200 0.003333

    LONGITUD (M) EN METROS

    2000 0.18

    H20 (KG/M3) CAUDAL (L/S)

    1000 3.333

  • Tenemos la Viscosidad Dinmica, pero hallamos mediante la tabla la Viscosidad Cinemtica:

    kg - s/m2

    m2/s

    Kg/m3

    Para la Viscosidad Dinmica diremos que:

    Hallamos su prdida de carga con la pendiente S:

    0.9

    900

    0.00014375

    0.28750 hf1 =

    VISCOSIDAD DINMICA ( )

    VISCOSIDAD CINEMTICA (v)

    0.004

    0.000012

    PESO ESPECFICO RELATIVO

    PESO ESPECFICO SUSTANCIA

    S =2 0,004 0,130992

    900 (0,09)2

    S =

    1

    2000= 0,0001437 m

  • Para la Viscosidad Cinemtica diremos que:

    TUBERA F DE MOODY

    1 0.04746

    Hallamos su prdida de carga por friccin con esta frmula:

    REYNOLDS (Re)

    1964.876

    LONGITUD (M)

    2000

    hf2 = 0.46121

    2 = 0,04746 2000

    0,18

    m

  • Como la potencia se mantiene constante hallaremos la variacin del Caudal:

    Por lo tanto el Caudal reducido en:

    El Caudal reducido representa el:

    Q2 = 124.671

    Q = 75.3286

    37.66

    Q2 = 2.077857

    Q2 = 0.002078

    = 0,003333 0,28750 = Q2 0,46121

    m3/s

    l/s

    l/m

    l/m

    %

    1.pdf (p.1-4)unido.pdf (p.5-130)2.pdf (p.1-3)3.pdf (p.4-8)4.pdf (p.9-13)5.pdf (p.14-17)6.pdf (p.18-22)7.pdf (p.23-25)8.pdf (p.26-29)9.pdf (p.30-34)10.pdf (p.35-38)11.pdf (p.39-41)12.pdf (p.42-48)13.pdf (p.49-53)14.pdf (p.54-56)15.pdf (p.57-63)16.pdf (p.64-71)17.pdf (p.72-86)18.pdf (p.87-93)19.pdf (p.94-99)20.pdf (p.100-103)21.pdf (p.104-108)22.pdf (p.109-113)23.pdf (p.114-118)24.pdf (p.119-122)25.pdf (p.123-126)