Capítulo 09: Perfiles de velocidad para secciones circulares y flujo en secciones no circulares

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS ROBERT L. MOTT 6 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9.53 MECÁNICA DE FLUIDOS MOTT 9.53 En la figura 9.31 se muestra un intercambiador de calor con aletas internas. Calcule el número de Reynolds para el flujo de salmuera (20% NaCL) a 0°C, con un flujo volumétrico de 225 L/min dentro del…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS ROBERT L. MOTT 6 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9.52 MECÁNICA DE FLUIDOS MOTT 9.52 Enfriamos tres superficies de un paquete de instrumentos al soldar mitades de secciones de tubos de cobre, como se ve en la figura 9.30. Obtenga el número de Reynolds para cada sección si fluye en ellas…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS ROBERT L. MOTT 6 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9.51 MECÁNICA DE FLUIDOS MOTT 9.51 Un intercambiador de calor sencillo está hecho con la mitad de un tubo de acero de 1 (3/4) pulg soldado a una placa plana, como se ve en la figura 9.29. En el espacio abierto fluye…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS ROBERT L. MOTT 6 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9.50 MECÁNICA DE FLUIDOS MOTT 9.50 En la figura 9.28 se ilustra un sistema en el que circula alcohol metílico a 77°F por el exterior de los tres tubos en tanto que por el interior de éstos fluye alcohol etílico a 0°F.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS ROBERT L. MOTT 6 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9.49 MECÁNICA DE FLUIDOS MOTT 9.49 El intercambiador de calor de un horno tiene su sección transversal como la mostrada en la figura 9.27. El aire fluye alrededor de los tres pasajes estrechos por los que circulan gases calientes. El aire se…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS ROBERT L. MOTT 6 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9.48 MECÁNICA DE FLUIDOS MOTT 9.48 La figura 9.26 muestra un ducto por el que fluye alcohol metílico a 25°C a razón de 3000L/min. Calcule la pérdida de energía en 2.25 m de longitud del latón. Todas las superficies son de plástico…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS ROBERT L. MOTT 6 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9.47 MECÁNICA DE FLUIDOS MOTT 9.47 En la figura 9.25 se ilustra la forma en que fluye etilenglicol (sg = 1.10) a 77°F alrededor de los tubos y dentro del pasaje rectangular. Calcule el flujo volumétrico del etilen glicol, en gal/min, que…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS ROBERT L. MOTT 6 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9.46 MECÁNICA DE FLUIDOS MOTT 9.46 Calcule la pérdida de energía para el flujo de agua en el pasaje de enfrentamiento descrito en el problema 9.34, si su longitud total es de 45 pulg. Emplee la e del acero. También calcule la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS ROBERT L. MOTT 6 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9.45 MECÁNICA DE FLUIDOS MOTT 9.45 Si el depósito de calor descrito en el problema 9.33 mide 105 pulg de largo, calcule la caída de presión cuando circula agua. Utilice e= 2.05 X 10-5 pies para el aluminio.   Solución: Solución 1:…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS ROBERT L. MOTT 6 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9.44 MECÁNICA DE FLUIDOS MOTT 9.44 Para el flujo de agua en los conductos cuadrados del problema 9.32, calcule la caída de presión en una longitud de 22.6m. Todas las superficies son de cobre y los conductos se encuentran en posición horizontal.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS ROBERT L. MOTT 6 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9.43 MECÁNICA DE FLUIDOS MOTT 9.43 Para la glicerina descrita en el problema 9.31, calcule la caída de presión en un ducto horizontal de 22.6m de largo. Todas las superficies son de cobre.   Solución: Solución 1:   CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS ROBERT L. MOTT 6 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9.42 MECÁNICA DE FLUIDOS MOTT 9.42 Para el intercambiador de calor descrito en el problema 9.29, calcule la caída de presión para una longitud de 57 pulgadas.   Solución: Solución 1:   CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL LIBRO MECÁNICA DE FLUIDOS…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS ROBERT L. MOTT 6 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9.41 MECÁNICA DE FLUIDOS MOTT 9.41 Para el intercambiador de calor de coraza y tubo descrito en el problema 9.28, calcule la caída de presión para el flujo de agua en la coraza. Utilice la rugosidad del cobre para todas las superficies.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS ROBERT L. MOTT 6 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9.40 MECÁNICA DE FLUIDOS MOTT 9.40 Para el sistema descrito en el problema 9.27 calcule la caída de presión en las tuberías pequeñas y en la grande, entre dos puntos a 50.0 pies uno de otro, si las tuberías están en posición…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS ROBERT L. MOTT 6 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9.39 MECÁNICA DE FLUIDOS MOTT 9.39 Para el sistema descrito en el problema 9.26, calcule la caída de presión para ambos fluidos entre dos puntos separados por 3.80 m, si el ducto está en posición horizontal. Utilice la rugosidad de la tubería…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS ROBERT L. MOTT 6 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9.38 MECÁNICA DE FLUIDOS MOTT 9.38 Para el intercambiador de calor de coraza y tubo del problema 9.25, obtenga la diferencia de presión para los dos fluidos entre dos puntos separados por 5.25m, si el intercambiador de calor está en posición horizontal.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS ROBERT L. MOTT 6 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9.37 MECÁNICA DE FLUIDOS MOTT 9.37 Para el sistema descrito en el problema 9.24, calcule la diferencia de presión entre dos puntos separados por 30.0 pies si el ducto se encuentra en posición horizontal. Emplee e = 8.2 X 10-5 pies.  …

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS ROBERT L. MOTT 6 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9.36 MECÁNICA DE FLUIDOS MOTT 9.36 El álabe de una turbina de gas contiene pasajes de enfrentamiento internos, como se ilustra en la figura 9.24. Obtenga el flujo volumétrico del aire que se requiere para producir una velocidad promedio del flujo en…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS ROBERT L. MOTT 6 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9.35 MECÁNICA DE FLUIDOS MOTT 9.35 En la figura 9.23 muestra la sección transversal de una trayectoria de flujo construida de una pieza fundida por medio de un cortador de 3/4 pulg de diámetro. Considere todos los cortes para calcular el radio…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS ROBERT L. MOTT 6 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9.34 MECÁNICA DE FLUIDOS MOTT 9.34 La figura 9.22 muestra la sección transversal de un pasaje de enfriamiento para un dispositivo de forma irregular. Calcule el flujo volumétrico del agua a 50°F que produciría un número de Reynolds de 1.5 X 105.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS ROBERT L. MOTT 6 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9.33 MECÁNICA DE FLUIDOS MOTT 9.33 El depósito calorífico de un circuito electrónico está constituido por una oquedad practicada en un bloque de aluminio, que después se recubrió con una placa plana para proveer un pasaje para el agua del enfriamiento, como…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS ROBERT L. MOTT 6 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9.32 MECÁNICA DE FLUIDOS MOTT 9.32 Cada uno de los conductores cuadrados de la figura 9.20 transporta 0.75 m3/s de agua a 90°C. El espesor de las paredes de los conductos es de 2.77mm. Calcule el número de Reynolds del flujo del…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS ROBERT L. MOTT 6 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9.31 MECÁNICA DE FLUIDOS MOTT 9.31 En la parte del ducto fuera de los conductores cuadrados de la figura 9.20 fluye glicerina (sg = 1.26) a 40°C. Calcule el número de Reynolds para un flujo volumétrico de 0.10 m3/s.   Solución: Solución…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS ROBERT L. MOTT 6 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9.30 MECÁNICA DE FLUIDOS MOTT 9.30 En la figura 9.19 mostramos un intercambiador de calor liquido-aire, por el que fluye aire a 50m3/h dentro de un pasaje rectangular alrededor de cinco tubos verticales. Cada tubo es de acero de 1/2 pulg con…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS ROBERT L. MOTT 6 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9.29 MECÁNICA DE FLUIDOS MOTT 9.29 En la figura 9.18 mostramos la sección transversal de un intercambiador de calor que se emplea para enfriar un banco de dispositivos electrónicos. En el área sombreada fluye etilenglicol a 77°F. Calcule el flujo volumétrico que…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS ROBERT L. MOTT 6 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9.28 MECÁNICA DE FLUIDOS MOTT 9.28 En la coraza de la figura 9.17 fluye agua a 10°C a razón de 850L/min. La coraza está hecha de tubo de cobre de 2 pulg, tipo K, y los tubos también son de cobre de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS ROBERT L. MOTT 6 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9.27 MECÁNICA DE FLUIDOS MOTT 9.27 Consulte la figura 9.14, que ilustra tres tuberías dentro de otra más grande. Las tuberías interiores llevan agua a 200°F, y la tubería mayor la conduce a 60°F. La velocidad promedio del flujo es de 25.0…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS ROBERT L. MOTT 6 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9.26 MECÁNICA DE FLUIDOS MOTT 9.26 Consulte la figura 9.13,que muestra dos tuberías de 6 pulg, cédula 40, dentro de un ducto rectangular. Cada tubo conduce 450 L/min de agua a 20°C. Obtenga el número de Reynolds para el flujo de agua.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS ROBERT L. MOTT 6 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9.25 MECÁNICA DE FLUIDOS MOTT 9.25 Consulte el intercambiador de calor de coraza y el tuvo de la figura 9.12. Ambos tubos son de acero estándar con espesor de pared de 0.049 pulg. El tubo interior conduce 4.75 gal/min de agua a…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS ROBERT L. MOTT 6 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9.24 MECÁNICA DE FLUIDOS MOTT 9.24 En el espacio que hay entre una tubería de acero de 6 pulg, cédula 40, y un ducto cuadrado con dimensiones interiores de 10.0 pulg, fluye agua a 90°F. El ducto es similar al que se…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS ROBERT L. MOTT 6 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9.23 MECÁNICA DE FLUIDOS MOTT 9.23 En la parte sombreada del ducto de la figura 9.16 fluye dióxido de carbono con peso especifico de 0.114 lb/pies3 y viscosidad dinámica de 3.34 X 10-7 lb-s/pies2. Si el flujo volumétrico es de 200 pies3/min,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS ROBERT L. MOTT 6 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9.22 MECÁNICA DE FLUIDOS MOTT 9.22 A través de la porción sombreada del ducto de la figura 9.15 fluye aire con peso especifico de 12.5 N/m3 y viscosidad dinámica de 2.0 X 10-5 Pa-s. a razón de 150 m3/h. Calcule el número…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS ROBERT L. MOTT 6 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9.21 MECÁNICA DE FLUIDOS MOTT 9.21 En la figura 9.14 presenta la sección transversal de un intercambiador de color de coroza y tubo. Calcule el flujo volumétrico que se requiere en cada tubería pequeña y en la coraza para obtener una velocidad…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS ROBERT L. MOTT 6 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9.20 MECÁNICA DE FLUIDOS MOTT 9.20 En la figura 9.13 se muestra un intercambiador de calor donde cada una de las dos tuberías de 6 pulg, cédula 40, conduce 450L/min de agua. Las tuberías están dentro de un ducto rectangular con dimensiones…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS ROBERT L. MOTT 6 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9.19 MECÁNICA DE FLUIDOS MOTT 9.19 Un intercambiador de calor de coraza y tubo está hecho de dos tubos de acero estándar, como se aprecia en la figura 9.12. Cada tubo tiene un espesor de pared de 0.049 pulg. Calcule la relación…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS ROBERT L. MOTT 6 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9.18 MECÁNICA DE FLUIDOS MOTT 9.18 Para las dos situaciones descritas en los problemas 9.16 y 9.17, calcule la caída de presión que se requiere en una distancia de 250 pies de tubería horizontal.   Solución: Solución 1:   CONSULTA AQUÍ OTROS…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS ROBERT L. MOTT 6 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9.17 MECÁNICA DE FLUIDOS MOTT 9.17 Repita el problema 9.16 para las mismas condiciones, excepto que el interior de la tubería se encuentra rugoso por el tiempo, de modo que ε = 5.0 X 10-3. Dibuje los resultados en la misma gráfica…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS ROBERT L. MOTT 6 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9.16 MECÁNICA DE FLUIDOS MOTT 9.16 Con la ecuación (9-3), calcule varios puntos sobre el perfil de velocidad para el flujo de 400 gal/min de agua a 50°F por una tubería de acero nueva, limpia, de 4 pulg, cédula 40. Diseñe una…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS ROBERT L. MOTT 6 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9.15 MECÁNICA DE FLUIDOS MOTT 9.15 Con la ecuación (9-4) obtenga la relación de la velocidad promedio a la velocidad máxima del flujo de un líquido a través de un tubo de concreto cuyo diámetro interior es de 8.00 pulg, con número…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS ROBERT L. MOTT 6 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9.14 MECÁNICA DE FLUIDOS MOTT 9.14 Con la ecuación (9 – 4), calcule la relación de la velocidad promedio a la velocidad máxima del flujo en tuberías lisas con números de Reynolds de 4000, 104, 105 y 106.   Solución: Solución 1:…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS ROBERT L. MOTT 6 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9.13 MECÁNICA DE FLUIDOS MOTT 9.13 El resultado del problema 9.12 predice que la velocidad promedio para un flujo turbulento se encontrará a una distancia de 0.216 m de la pared del tubo. Calcule esta distancia para una tubería de acero de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS ROBERT L. MOTT 6 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9.12 MECÁNICA DE FLUIDOS MOTT 9.12 Por medio de la ecuación (9-3), obtenga la distancia y para la cual la velocidad local U es igual a la velocidad promedio v.   Solución: Solución 1:   CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL LIBRO…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS ROBERT L. MOTT 6 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9.11 MECÁNICA DE FLUIDOS MOTT 9.11 Repita el problema 9.10 si el aceite está a 110 °C, pero con el mismo flujo volumétrico. Estudie las diferencias en el perfil de velocidad.   Solución: Solución 1:   CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS ROBERT L. MOTT 6 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9.10 MECÁNICA DE FLUIDOS MOTT 9.10 Un tubo largo con diámetro interior de 1.200 m conduce aceite similar al SAE 10 a 40°C ( sg = 0.8 ). Calcule el flujo volumétrico que se requiere para producir un número de Reynolds de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS ROBERT L. MOTT 6 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9.9 MECÁNICA DE FLUIDOS MOTT 9.9 Para el flujo de 12.9 L/min de agua a 75°C en un tubo de cobre de 1/2 pulg, tipo K obtenga la velocidad máxima esperada, con la ecuación (9-4). Solución: Solución 1:   CONSULTA AQUÍ OTROS…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS ROBERT L. MOTT 6 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9.8 MECÁNICA DE FLUIDOS MOTT 9.8 Un dispositivo existente inserta la sonda para medir la velocidad que se describe en el problema 9.5 a 60.0 mm exactos desde la superficie de la tubería. Si la sonda da una lectura de 2.48 m/s,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS ROBERT L. MOTT 6 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9.7 MECÁNICA DE FLUIDOS MOTT 9.7 Un esquema alternativo para utilizar la sonada de medición de la velocidad que se describe en el problema 9.5, es colocarla en la mitad de la tubería, donde se espera que la velocidad sea 2.0 veces…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS ROBERT L. MOTT 6 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9.6 MECÁNICA DE FLUIDOS MOTT 9.6 Si la exactitud para colocar en posición la sonda del problema 9.5 es de más o menos 5.0 mm, calcule el error posible en la medición de la velocidad promedio.   Solución: Solución 1:   CONSULTA…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS ROBERT L. MOTT 6 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9.5 MECÁNICA DE FLUIDOS MOTT 9.5 Una sonda pequeña para medir la velocidad se va a insertar a través de la pared de una tubería. Si se mide desde el exterior de una tubería de 6 pulg, cédula 80, ¿Qué tan lejos…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS ROBERT L. MOTT 6 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9.4 MECÁNICA DE FLUIDOS MOTT 9.4 Calcule puntos del perfil de velocidad, desde la pared hasta la línea central de una tubería de acero de 2 pulg (espesor de pared de 0.065 pulg), si el flujo volumétrico de aceitr SAE 30 (…