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)