Capítulo 05. Ecuación de conservación de masa, de Bernoulli y de la energía

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-110 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 5-110 La potencia generada por una turbina de viento es proporcional al cubo de la velocidad del viento. Inspirado por la aceleración de un fluido en una tobera, alguien propone instalar una cubierta reductora para capturar…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-109 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 5-109 Use un popote flexible para beber y una regla graduada, explique cómo podría medir la velocidad de flujo del agua en un río. Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-108 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 5-108 Utilice una bomba para inflar llantas de bicicleta para generar un chorro de aire, una lata de refresco como recipiente del agua y un popote como el tubo, diseñe y construya un atomizador. Estudie los…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-107 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 5-107 Los diseños realizados por computadora, el uso de mejores materiales y las técnicas mejores de fabricación han dado por resultado un aumento tremendo en la eficiencia de las bombas, turbinas y motores eléctricos. Póngase en…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-106 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 5-106 La compañía en la que el lector trabaja prepara un experimento que incluye la medición del gasto de aire en un ducto y se le pide que lleve la instrumentación apropiada. Investigue las técnicas e…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-105 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 5-105 Utilice una cubeta grande cuyo volumen se conozca y mida el tiempo que transcurre para llenarla con agua que proviene de una manguera de jardín, determine el flujo de masa y de la velocidad promedio…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-104 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 5-104 Vuelva a considerar el problema 5-102. Para drenar el tanque más rápido, se instala una bomba cerca de la salida del tanque. Determine la entrada de carga necesaria de la bomba para establecer una velocidad…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-103 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 5-103 Vuelva a considerar el problema 5-102. Use el Software de EES (o cualquier otro programa de este tipo)e investigue el efecto de la altura del tanque sobre la velocidad inicial de descarga del agua proveniente…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-102 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 5-102 Un tanque grande de 2 m de altura está inicialmente lleno con agua. La superficie del agua en el tanque está abierta a la atmósfera y un orificio de 10 cm de diámetro con bordes…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-101 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 5-101 Fluye agua por un tubo horizontal cuyo diámetro aumenta de 6 cm hasta 11 cm por medio de una sección de ensanchamiento, a razón de 0.025 m3/s. Si la pérdida de carga a través de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-100 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 5-100 Un túnel de viento toma aire atmosférico a 20°C y 101.3 kPa mediante un ventilador grande que se ubica cerca de la salida del túnel. Si la velocidad del aire en éste es de 80…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-99E MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 5-99E El nivel del agua en un tanque está 80 ft arriba del suelo. Se conecta una manguera al fondo del tanque y la boquilla que está en el extremo de la manguera apunta directo hacia…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-98 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 5-98 Fluye agua por un medidor de Venturi cuyo diámetro es de 7 cm en la parte de entrada y de 4 cm en la garganta. Se mide que la presión es de 430 kPa a…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-97 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 5-97 Un tanque muy grande contiene aire a 102 kPa en un lugar en donde al aire atmosférico está a 100 kPa y 20°C. Ahora, se abre una toma de 2 cm de diámetro. Determine el…

  SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-96 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 5-96 Se tiene aire a 100 kPa y 25°C que fluye en un ducto horizontal de sección transversal variable. La columna de agua del manómetro que mide la diferencia entre dos secciones tiene un desplazamiento…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-95 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 5-95 Fluye aire por un tubo a razón de 200 L/s. El tubo consta de dos secciones con diámetros de 20 cm y 10 cm, con una sección reductora suave que las conecta. Se mide la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-94 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 5-94 Un tanque presurizado de agua de 2 m de diámetro tiene un orificio de 10 cm de diámetro en el fondo, en donde el agua se descarga hacia la atmósfera. El nivel del agua está…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-93 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 5-93 Se reemplazará por completo el aire en un cuarto de hospital de 6 m 5 m 4 m por aire acondicionado cada 20 min. Si la velocidad promedio del aire en el ducto circular que…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-92 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 5-92 Se tiene aire a 4.18 kg/m3 que entra con una velocidad de 120 m/s en una tobera que tiene una razón entrada a salida de 2:1, y sale con una velocidad de 380 m/s. Determine…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-91 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 5-91 La velocidad de un líquido que fluye en un tubo circular de radio R varía desde cero en la pared hasta un máximo en su centro. La distribución de velocidad en el tubo puede representarse…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-90 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 5-90 Se bombea agua del subsuelo hasta un estanque cuya sección transversal mide 3 m 4 m, en tanto que el agua se descarga por un orificio de 5 cm de diámetro con una velocidad promedio…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-89 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 5-89 Un tanque con diámetro Do
10 m está inicialmente lleno con agua 2 m arriba del centro de una válvula con un diámetro de 10 cm y cercana al fondo. La superficie del tanque…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-88 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 5-88 Un bote de bomberos va a combatir incendios en las zonas costeras y extraerá agua de mar con una densidad de 1 030 kg/m3 por un tubo de 20 cm de diámetro, a razón de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-87I MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 5-87I Una bomba de 12 hp con una eficiencia de 73 por ciento bombea agua de un lago hacia un estanque cercano, a razón de 1.2 ft3/s, por un tubo de diámetro constante. La superficie libre…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-86 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 5-86 Una bomba de aceite consume 35 kW cuando bombea aceite con r
860 kg/m3, a razón de 0.1 m3/s. Los diámetros de entrada y salida del tubo son 8 cm y 12 cm, respectivamente.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-85 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 5-85 Suele darse una aproximación del perfil de velocidad para el flujo turbulento en un tubo circular como u(r)
umáx (1 – r/R)1/n, donde n
7. Determine el factor de corrección de la energía…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-84 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 5-84 Entra agua a una turbina hidráulica por un tubo de 30 cm de diámetro a razón de 0.6 m3/s y sale por un tubo de 25 cm de diámetro. Con un termómetro de mercurio, se…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-83 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 5-83 Un tanque grande está inicialmente lleno con agua 2 m arriba del centro de un orificio de 10 cm de diámetro con bordes agudos. La superficie del agua en el tanque está abierta a la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-82I MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 5-82I El nivel del agua en un tanque está 66 ft arriba del suelo. Se conecta una manguera al fondo del tanque a nivel del piso y la boquilla que está en el extremo de dicha…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-81 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 5-81 Fluye agua por un tubo horizontal, cuyo diámetro es constante de 3 cm, a razón de 20 L/s. Se mide que la caída de presión a través de una válvula en el tubo es de…

  SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-81 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 5-81 Fluye agua por un tubo horizontal, cuyo diámetro es constante de 3 cm, a razón de 20 L/s. Se mide que la caída de presión a través de una válvula en el tubo es…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-80 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 5-80 La demanda de energía eléctrica suele ser mucho más alta durante el día que en la noche y, con frecuencia, las compañías generadoras de servicio público venden la energía en la noche a precios más…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-79 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 5-79 Una turbina hidráulica tiene 85 m de carga disponible con un gasto de 0.25 m3/s y la eficiencia total de su turbogenerador es de 78 por ciento. Determine la salida de potencia eléctrica de esta…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-78 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 5-78 El nivel del agua en un tanque está 20 m arriba del suelo. Se conecta una manguera al fondo del tanque y la boquilla que está en el extremo de dicha manguera se apunta directo…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-77 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 5-77 Fluye agua en un tubo horizontal, cuyo diámetro se reduce de 15 cm hasta 8 cm mediante un reductor, a razón de 0.035 m3/s. Si se mide que la presión en la línea central es…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-76 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 5-76 Se usa una bomba de 7 hp (potencia en la flecha) para subir agua hasta una altura de 15 m. Si la eficiencia mecánica de la bomba es de 82 por ciento, determine el gasto…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-75 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 5-75 Vuelva a considerar el problema 5-74. Use el Software de EES (o cualquier otro programa de este tipo) e investigue el efecto de la pérdida irreversible de carga sobre la eficiencia mecánica de la bomba.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-74 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 5-74 Se está bombeando agua desde un lago grande hasta un depósito que está 25 m arriba, a razón de 25 L/s, a través de una bomba (potencia en la flecha) de 10 kW. Si la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-73 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 5-73 Se debe seleccionar un ventilador para renovar el aire de un cuarto de baño cuyas dimensiones son 2 m 3 m 3 m. La velocidad del aire no debe sobrepasar 8 m/s para minimizar la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-72E MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 5-72E Vuelva a considerar el problema 5-71I. Determine el gasto de agua si la pérdida irreversible de carga del sistema de tuberías entre las superficies libres de la fuente y el sumidero es de 36 ft.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-71I MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 5-71I En una planta generadora hidroeléctrica, el agua fluye desde una altura de 240 ft hasta una turbina, en donde se genera potencia eléctrica. Para una eficiencia total del turbogenerador de 83 por ciento, determine el…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-70 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 5-70 Vuelva a considerar el problema 5-69. Determine el gasto de agua y la diferencia de presión de uno a otro lado de la bomba, si la pérdida irreversible de carga del sistema de tuberías es…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-69 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 5-69 Se quiere bombear agua del subsuelo mediante una bomba sumergida de 3 kW y con 70 por ciento de eficiencia hasta un estanque cuya superficie libre está 30 m arriba de dicha agua. El diámetro…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-68C MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 5-68C El nivel del agua en un tanque está 20 m arriba del suelo. Se conecta una manguera al fondo del tanque y la boquilla que está en el extremo de dicha manguera se apunta directo…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-67C MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 5-67C ¿Qué es el factor de corrección de la energía cinética? ¿Es significativo? Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN ¿Te sirvió…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-66C MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 5-66C ¿Qué es la carga útil de la bomba? ¿Cómo se relaciona con la entrada de potencia a la bomba? Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO MECÁNICA…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-65C MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 5-65C ¿Qué es la pérdida irreversible de carga? ¿Cómo se relaciona con la pérdida de energía mecánica? Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-64C MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 5-64C Considere el flujo estacionario y adiabático de un fluido incompresible. Si la temperatura del fluido se mantiene constante en el curso del flujo, ¿es exacto decir que los efectos de la fricción son despreciables? Solución:…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-63C MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 5-63C Considere el flujo estacionario y adiabático de un fluido incompresible. ¿Puede disminuir la temperatura del fluido en el curso del flujo? Explíquelo. Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-62 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 5-62 En una planta generadora hidroeléctrica, el agua entra a las toberas de la turbina a 700 kPa de presión absoluta, con una velocidad baja. Si las salidas de las toberas están expuestas a la presión…