Capítulo 14. Turbomaquinaria

  SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-121 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-121 Calcule y compare la eficiencia de las dos turbinas del problema 14-120. Deben ser las mismas puesto que se supone similitud dinámica. Sin embargo, la turbina más grande será en realidad un poco más…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-120 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-120 Los experimentos realizados en una turbina existente A produjeron los siguientes datos: DA 86.0 cm, HA 22.0 m, V . A 69.5 m3/s, rA 998.0 kg/m3, n . A 240 rpm, bhpA 11.4 MW. Se…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-119 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-119 Elabore una aplicación general de computadora (con el software EES u otro) que emplee las leyes de semejanza para diseñar una nueva turbina B dinámicamente similar a una turbina determinada A. Los datos de entrada…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-118 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-118 Los experimentos realizados en una bomba existente A producen los siguientes datos de PME- (BEP): DA 10.0 cm, HA 210 cm, V . A 1 350 cm3/s, rA 998.0 kg/m3, n . A 1 500…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-117 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-117 Desarrolle una aplicación general de computadora (con el software EES u otro) que emplee las leyes de semejanza para diseñar una nueva bomba B dinámicamente similar a una bomba dada A. Las variables de entrada…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-116 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-116 Para dos turbinas con similitud dinámica, utilice los parámetros de turbina adimensionales para mostrar que DB DA(HA/HB)3/4(rA/rB)1/2(bhpB/bhpA)1/2. ¿Se aplica la misma relación a dos bombas dinámicamente similares? Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-115 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-115 Para dos bombas similares desde el punto de vista dinámico, utilice los parámetros de bomba adimensionales para mostrar que DB DA(HA/HB)1/4(V . B/V . A)1/2. ¿Se aplica la misma relación a dos turbinas dinámicamente similares?…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-114C MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-114C ¿Qué es una bomba-turbina? Describa una aplicación donde sea útil una bomba-turbina. 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 14-113C MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-113C La velocidad específica de bomba y la velocidad específica de turbina son parámetros “extra” que no son necesarios en las leyes de semejanza para bombas y turbinas. Explique, entonces, su propósito. Solución: Solución 1: Canal…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-112C MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-112C El medidor de agua común que se encuentra en la mayoría de las casas, puede considerarse como un tipo de turbina, debido a que extrae energía del agua que fluye para hacer girar la flecha…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-111C MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-111C Elija si cada enunciado es verdadero o falso y explique su respuesta de manera breve. a) Una bomba de engranes es un tipo de bomba de desplazamiento positivo. b) Una bomba rotatoria es un tipo…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-110 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-110 0 Calcule y compare la velocidad específica de turbina para las turbinas pequeña A y grande B del problema 14-108. ¿Qué tipo de turbinas es más probable que sean éstas? Solución: Solución 1: Canal  …

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-109 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-109 Calcule y compare la eficiencia de las dos turbinas del problema 14-108. Deben ser las mismas ya que se supone similitud dinámica. Sin embargo, la turbina más grande será en realidad más eficiente que la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-108 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-108 Un grupo de ingenieros diseña una nueva hidroturbina al mejorar una que ya existe. La turbina existente (turbina A) tiene diámetro DA 1.50 m, y gira a V . A 150 rpm. En su punto…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-107 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-107 En el problema 14-106, se ampliaron los resultados de prueba de la turbina modelo al prototipo de escala completa, al suponer similitud dinámica exacta. Sin embargo, como se explicó en el texto, un prototipo grande…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-106 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-106 Pruebe que la turbina modelo (problema 14-104) y la turbina prototipo (problema 14-105) operan en puntos homólogos comparando la eficiencia y la velocidad específica de turbina para ambos casos. Solución: Solución 1: Canal    …

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-105 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-105 La turbina prototipo que corresponde a la turbina modelo a escala uno a cinco descrita en el problema 14-104 operará con una carga neta de 50 m. Determine las rpm y el caudal apropiados para…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-104 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-104 Un modelo a escala uno a cinco de una turbina de agua se prueba en un laboratorio a T 20ºC. El diámetro del modelo es 8.0 cm, su caudal es 17.0 m3/h, gira a 1…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-103 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-103 Calcule la velocidad específica de la turbina del problema 14-78. Dé las respuestas tanto en forma adimensional como en unidades usuales de EUA. ¿Está en el intervalo normal para una turbina Francis? Si no, ¿qué…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-102 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-102 Calcule la velocidad específica de la turbina del problema 14-81I. Utilice unidades usuales de EUA. ¿Está en el intervalo normal para una turbina Francis? Si no es así, ¿qué tipo de turbina sería más apropiado?…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-101 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-101 Calcule la velocidad específica de la turbina del problema 14-80. Provea las respuestas tanto en forma adimensional como en unidades usuales de EUA. ¿Está en el intervalo normal para una turbina Francis? En caso contrario,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-100 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-100 Calcule la velocidad específica de la turbina del ejemplo 14-12 para el caso donde a1 10°. Dé las respuestas tanto en forma adimensional como en unidades usuales de EUA. ¿Se ubica en el intervalo normal…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-99 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-99 Calcule la velocidad específica de la hidroturbina Warwick de la figura 14-91. ¿Cae dentro del intervalo de NSt apropiado para ese tipo de turbina? Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-98 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-98 Calcule la velocidad específica de la hidroturbina Smith Mountain de la figura 14-90. ¿Cae dentro del intervalo de NSt apropiado para ese tipo de turbina? Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-97 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-97 Calcule la velocidad específica de la hidroturbina Round Butte de la figura 14-89. ¿Cae dentro del intervalo de NSt apropiado para ese tipo de turbina? Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-96 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-96 Aplique los factores de conversión necesarios para probar la relación entre la velocidad específica adimensional de turbina y la velocidad específica de turbina en unidades usuales de EUA, NSt 43.46NSt,US. Note que se supone al…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-95 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-95 Considere una turbina-bomba que opera como bomba y como turbina. En condiciones en las que la velocidad rotacional v y el caudal V . son los mismos para la bomba y la turbina, compruebe que…

  SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-94 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-94 Compruebe que la velocidad específica de turbina y la velocidad específica de bomba se relacionan como sigue: Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO MECÁNICA DE…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-93 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-93 Considere la bomba del problema 14-91. Suponga que la bomba se modifica al anexarle un motor diferente cuyas rpm son la mitad de las de la bomba original. Si las bombas operan en puntos homólogos…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-92I MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-92I Se diseña una gran bomba de agua para un reactor nuclear. La bomba debe entregar 2 500 gpm de agua a una carga hidrostática neta de 45 ft en su punto de mejor eficiencia. Se…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-91 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-91 A Len se le pide diseñar una pequeña bomba de agua para un acuario. La bomba debe entregar 18.0 Lpm de agua a una carga hidrostática neta de 1.6 m en su punto de mejor…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-90 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-90 Calcule la velocidad específica de la bomba del Ejemplo 14-11 en su punto de mejor eficiencia. Dé las respuestas tanto en forma adimensional como en unidades usuales de EUA. ¿Qué tipo de bomba es ésta?…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-89 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-89 Calcule la velocidad específica de bomba del ventilador del problema 14-88 en el punto de la mejor eficiencia para el caso en el que PME ocurra a 13 600 Lpm. Dé las respuestas en forma…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-88 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-88 Considere el ventilador del problema 14-52. El diámetro del ventilador es 30.0 cm y opera a n . 600 rpm. No asigne dimensiones a la curva de rendimiento de la bomba, es decir, grafique CH…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-87 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-87 Calcule la velocidad específica de la bomba del problema 14-86 en el punto de la mejor eficiencia para el caso en el que el PME ocurre a 14.0 Lpm. Dé las respuestas tanto en forma…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-86C MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-86C Considere la bomba del problema 14-41. El diámetro de la bomba es 1.80 cm, y ésta opera a n . 4 200 rpm. No asigne dimensiones a la curva de rendimiento de la bomba, es…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-85C MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-85C Exprese qué parámetro adimensional de rendimiento de la bomba se emplea por lo común como el parámetro independiente. Conteste para el caso de turbinas en lugar de bombas. Explíquelo. Solución: Solución 1: Canal    …

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-84C MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-84C Para cada enunciado elija si es falso o verdadero y explique su respuesta de manera breve. a) Si se duplican las rpm de una bomba, con todo lo demás igual, la capacidad de la bomba…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-83C MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-83C Busque la palabra afinidad en un diccionario. ¿Por qué supone que algunos ingenieros se refieren a las leyes de semejanza de turbomaquinaria como relaciones de afinidad? Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-82E MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-82E Por medio del software EES, ajuste el ángulo del borde posterior de la aspa del rotor b1 del problema 14-81I, sin modificar los otros parámetros, de modo que no haya movimiento giratorio en la salida…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-81E MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-81E Una hidroturbina Francis de flujo radial tiene las siguientes dimensiones, donde la ubicación 2 es la entrada y la ubicación 1 es la salida: r2 6.60 ft, r1 4.40 ft, b2 2.60 ft y b1…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-80 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-80 Una hidroturbina Francis de flujo radial tiene las siguientes dimensiones, donde la ubicación 2 es la entrada y la ubicación 1 es la salida: r2 2.00 m, r1 1.30 m, b2 0.85 m y b1…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-79 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-79 Reconsidere el problema 14-78. Con el Software EES (u otro), investigue el efecto del ángulo de salida del rotor a1 sobre la carga neta necesaria y la potencia producida. Permita que el ángulo varíe de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-78 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-78 Se diseña una hidroturbina Francis de flujo radial con las siguientes dimensiones: r2 2.00 m, r1 1.42 m, b2 0.731 m y b1 2.20 m. El rotor gira a n . 180 rpm. Las aspas…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-77I MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-77I Se diseña una planta de energía hidroeléctrica. La caída total desde el depósito al canal de descarga es 1 065 ft, y el caudal de agua por cada turbina es 203 000 gpm a 70ºF.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-76 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-76 Algunos ingenieros evalúan posibles sitios para una pequeña presa hidroeléctrica. En uno de los lugares, la caída total es 650 m, y estiman que el caudal de agua por cada turbina sería 1.5 m3/s. Estime…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-75 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-75 Se emplea una turbina Pelton para producir potencia hidroeléctrica. El radio promedio de la rueda es de 1.83 m, y la velocidad de chorro es 102 m/s desde una tobera aceleradora con diámetro de salida…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-74 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-74 Pruebe que para una determinada velocidad de chorro, caudal, ángulo de desviación y radio de rueda, la potencia máxima de flecha que produce una rueda Pelton ocurre cuando el cangilón de la turbina se mueve…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-73C MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-73C Describa el significado de movimiento giratorio invertido en hidroturbinas de reacción, y explique por qué es deseable cierto movimiento giratorio invertido. Use una ecuación para apoyar su respuesta. ¿Por qué no es aconsejable tener demasiado…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-72C MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-72C Nombre y describa con brevedad las diferencias entre los dos tipos básicos de turbina dinámica. Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1…