Capítulo 14. Turbomaquinaria

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-71C MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-71C ¿Qué es un tubo de aspiración y cuál es el propósito de usarlo? Describa qué sucedería si los diseñadores de turbomaquinaria no pusieran atención al diseño del tubo de aspiración. Solución: Solución 1: Canal  …

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-70C MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-70C Explique de manera breve la diferencia principal en que las bombas dinámicas y las turbinas de reacción se clasifican como centrífugas (radiales), de flujo mixto o axiales. Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-69C MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-69C Dé por lo menos dos razones de por qué las turbinas suelen tener mayores eficiencias que las bombas. 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 14-68 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-68 Se diseña un ventilador de flujo axial con álabes guía del estator ubicados corriente arriba de los álabes del rotor (Fig. P14-68). Para reducir gastos, los álabes del estator y el rotor se construirán de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-67 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-67 Una bomba centrífuga gira a n . 750 rpm. El agua entra al rotor normal a los álabes (a1 0º) y sale a un ángulo de 35º desde la dirección radial (a2 35º). El radio…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-66 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-66 Considere la bomba de engranajes de la figura 14-26c. Suponga que el volumen del fluido confinado entre dos dientes de engrane es 0.350 cm3. ¿Cuánto fluido se bombea por rotación? Respuesta: 9.80 cm3 Solución: Solución…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-65 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-65 Una bomba rotatoria de desplazamiento positivo con doble lóbulo, similar a la de la figura 14-30, mueve 3.64 cm3 de pasta de tomate en cada volumen de lóbulo V . lóbulo. Calcule el flujo volumétrico de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-64I MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-64I Repita el problema 14-63I para el caso en el que la bomba tiene tres lóbulos en cada rotor en lugar de dos, y V . lóbulo 0.087 gal. Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-63I MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-63I La bomba rotatoria de doble lóbulo que se ilustra en la figura P14-63I mueve 0.145 gal de una lechada de carbón en cada volumen de lóbulo V . lóbulo. Calcule caudal de la lechada (en…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-62 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-62 Las dos mismas bombas de agua del problema 14-61 se conectan en paralelo. Calcule la carga hidrostática al cierre y la descarga libre de las dos bombas que funcionan juntas en paralelo. ¿A qué carga…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-61 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-61 Dos bombas de agua están dispuestas en serie. Los datos de rendimiento para ambas bombas siguen un ajuste de curva parabólica Hdisponible H0 aV . 2. Para la bomba 1, H0 es de 5.30 m…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-60 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-60 Repita el problema 14-58, pero con el diámetro de tubo incrementado por un factor de 2 (lo demás no cambia). El caudal al que ocurre cavitación en la bomba ¿aumenta o disminuye con la tubería…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-59 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-59 Repita el problema 14-58, pero con una temperatura del agua de 80ºC. Repita con 90ºC. Explíquelo. 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 14-58 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-58 Se emplea una bomba centrífuga de autocebado para bombear agua a 25ºC desde un depósito cuya superficie está 2.2 m arriba de la línea central de la entrada de la bomba (Fig. P14- 58). La…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-57I MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-57I Repita el problema 14-56I, pero con una temperatura del agua de 150ºF. Explíquelo. Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN ¿Te…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-56I MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-56I Se emplea una bomba centrífuga para bombear agua a 77ºF desde un depósito cuya superficie está 20 ft arriba de la línea central de la entrada de la bomba (Fig. P14-56I). El sistema de tubería…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-55 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-55 Suponga que falla la válvula unidireccional de la figura P14-52 debido a la corrosión y está obstruida en su posición de cierre completo (no puede pasar aire). El ventilador está encendido y las otras condiciones…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-54 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-54 Repita el problema 14-52 sin considerar las pérdidas menores. ¿Qué tan importantes son las pérdidas menores en este problema? 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 14-53 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-53 Para el sistema del problema 14-52, grafique la carga hidrostática necesaria Hnecesaria (mm de columna de agua) como una función del gasto volumétrico V . (Lpm). En la misma gráfica, compare la carga hidrostática disponible…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-52 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-52 Un sistema de ventilación local (una campana y un ducto) se emplea para sacar aire y contaminantes de un laboratorio farmacéutico (Fig. P14-52). El diámetro interno (DI) del ducto es D 150 mm, su rugosidad…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-51I MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-51I Repita el problema 14-49I sin considerar las pérdidas menores. ¿Qué tan importantes son las pérdidas menores en este problema? Explíquelo. Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-50I MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-50I Para el ducto y el ventilador del problema 14-49I, el cierre parcial del regulador de tiro disminuiría el flujo. Si todo lo demás permanece igual, estime al coeficiente de pérdidas menores del regulador de tiro…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-49E MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-49E Un sistema de ventilación local (un sistema de campana y ducto) se emplea para eliminar aire y contaminantes que se producen cuando se suelda un objeto (Fig. P14-49I). El diámetro interno (DI) del conducto es…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-48 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-48 Considere la bomba y la tubería del problema 14- 41. Suponga que el depósito inferior es enorme y que su superficie no cambia de elevación, pero el depósito superior no es tan grande, y su…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-47 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-47 Repita el problema 14-41, pero ignore todas las pérdidas menores. Compare el caudal con el del problema 14-41. ¿Son importantes las pérdidas menores en este problema? Explíquelo. Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-46 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-46 Cuando se comparan los resultados de los problemas 14-41 y 14-45, se observa que el caudal se incrementa como se esperaba cuando se duplica el diámetro interno de la tubería. ¿Se podría esperar que se…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-45 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-45 Calcule el caudal entre los depósitos del problema 14- 41 para el caso en el que se duplica el diámetro de la tubería, con todo lo demás igual. Explíquelo. Solución: Solución 1: Canal    …

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-44 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-44 El supervisor de April le pide encontrar una bomba de reemplazo que incremente el caudal por la tubería del problema 14-41 por un factor de 2 o mayor. April busca en algunos folletos en línea…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-43 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-43 Suponga que la superficie libre del depósito de entrada en el problema 14-41 mide 5.0 m más de altura, de modo que z2 – z1 2.85 m. Todas las constantes y parámetros permanecen idénticos a…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-42 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-42 Para la bomba y el sistema de tubería del problema 14- 41, grafique la carga hidrostática requerida Hnecesaria de la bomba (m de columna de agua) como una función del caudal V . (Lpm). En…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-41 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-41 Se emplea una bomba para llevar agua de un gran depósito a otro que está a mayor altura. Las superficies libres de ambos depósitos están expuestas a la presión atmosférica, como se ilustra en la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-40E MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-40E Paul comprende que la bomba del problema 14- 37I no es la más adecuada para esta aplicación, ya que su carga al cierre (125 ft) es mucho mayor que su carga neta necesaria (menor que…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-39I MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-39I Suponga que los dos recipientes del problema 14-37I están separados 1 000 ft horizontalmente a la misma altura. Todas las constantes y parámetros son idénticos a los del problema 14-37I excepto que la longitud total…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-38I MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-38I Para la bomba y el sistema de tubería del problema 14-37I, grafique la carga necesaria de la bomba Hnecesaria (pies de columna de agua) como una función del caudal V . (gpm). En la misma…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-37I MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-37I Una bomba de agua se usa para llevar agua desde un gran depósito a otro que está a mayor altura. Las superficies libres de ambos depósitos están expuestas a la presión atmosférica, como se ilustra…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-36 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-36 Los datos de rendimiento de una bomba de agua siguen el ajuste de curva Hdisponible H0 aV . 2, donde la carga al cierre de la bomba es H0 5.30 m, el coeficiente es a…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-35 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-35 Un fabricante de bombas pequeñas de agua enlista los datos de rendimiento para una familia de sus bombas como un ajuste de curva parabólica, Hdisponible H0 aV . 2, donde H0 es la carga al…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-34 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-34 Suponga que considera comprar una bomba de agua con los datos de rendimiento que se muestran en la tabla P14-34. Su supervisor le pide cierta información acerca de la bomba. a) Estime la carga al…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-33 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-33 Suponga que la bomba de los problemas 14-31 y 14-32 se emplea en un sistema de tuberías que tiene un requerimiento de sistema Hrequerida (z2 – z1)  b V . 2, donde la diferencia…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-32 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-32 Para la bomba centrífuga del problema 14-31, grafique los datos de rendimiento de la bomba: H (m), bhp (W) y hbomba (por ciento) como funciones de V . (Lpm). Sólo utilice los valores numéricos (no…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-31 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-31 Los datos de rendimiento para una bomba centrífuga de agua se muestran en la tabla P14-31 para agua a 20ºC (Lpm litros por minuto). a) Para cada renglón de datos, calcule la eficiencia de la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-30E MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-30E Suponga que la bomba de los problemas 14-27 y 14- 29E se emplea en un sistema de tubería que tiene la demanda de Hnecesaria (z2 – z1)  bV . 2, donde la diferencia de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-29E MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-29E Para la bomba centrífuga del problema 14-27E, grafique los datos de rendimiento de la bomba: H (pies), bhp (hp) y hbomba (por ciento) como funciones de V . (gpm). Sólo utilice valores numéricos (sin trazar…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-28 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-28 Transforme cada columna de los datos de rendimiento de la bomba del problema 14-27E a unidades métricas: V . en Lpm (litros por minuto), H en m y bhp en W. Calcule la eficiencia de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-27E MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-27E Los datos de rendimiento de una bomba centrífuga para agua se muestran en la Tabla P14-27E para agua a 77ºF (gpm galones por minuto). a) Para cada renglón de datos, calcule la eficiencia de la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-26 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-26 Considere el sistema de tubería de la figura P14- 23, con todas las dimensiones, parámetros, coeficientes de pérdidas menores, etcétera, del problema 14-24. La curva característica de la bomba sigue un ajuste de curva parabólica,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-25 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-25 Repita el problema 14-24, pero con una tubería rugosa de e 0.50 mm de rugosidad. Suponga que se emplea una bomba modificada, de modo que la nueva bomba opera en sus condiciones de descarga libre,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-24 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-24 Suponga que la bomba de la figura P14-23 opera en condiciones de descarga libre. La tubería, tanto corriente arriba como corriente abajo de la bomba, tiene un diámetro interno de 2.0 cm y rugosidad casi…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-23 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-23 Considere el sistema de flujo ilustrado en la figura P14- 23. El fluido es agua y la bomba es de tipo centrífuga. Genere una gráfica cualitativa de la carga hidrostática neta de la bomba como…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-22 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 14-22 Suponga que la bomba de la figura P14-19C se sitúa entre dos grandes depósitos de agua con sus superficies libres abiertas a la atmósfera. Explique de manera cuantitativa qué sucedería con la curva de rendimiento…