Capítulo 06: Flujo viscoso en conductos

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA PE6.7 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. PE6.7.Considere el intercambio de energía en un flujo laminar completamente desarrollado entre placas paralelas, como en las Ecuaciones (6.63). Suponga que la caída de presión a lo largo de la distancia L es ∆p. Calcule el…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA PE6.6 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. PE6.6.John Laufer (NACA Tech Rep. 1174, 1945) proporcionó datos de velocidades en una corriente de aire a 20 °C en un conducto liso de 24,7 cm de diámetro con Re 5 10–5.La velocidad en el centro…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA PE6.5 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. PE6.5.Agua a temperatura ambiente fluye por dos conductos con el mismo caudal, Q = 9,4 × 10-4 m3 /s, un conducto circular y uno anular. La sección transversal de los dos conductos es la misma, A,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA PE6.4 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. PE6.4.Suponga que usted está construyendo una casa rural y necesita llevar una tubería hasta el suministro de agua más cercano, que afortunadamente está 1000 m por encima del nivel de su casa. La tubería tendrá 6…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA PE6.3 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. PE6.3.Se instala un pequeño tobogán de agua en una piscina (véase la Figura PE6.3). Para evitar que los usuarios sufran quemaduras, el fabricante recomienda que por el tobogán baje un flujo continuo de agua Q =…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA PE6.2 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. PE6.2.Una bomba proporciona un flujo estacionario de agua (ρ, µ) desde un depósito grande a dos depósitos situados más altos, como se muestra en la Figura PE6.2. El diámetro d de los conductos y su rugosidad…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA PE6.1 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. PE6.1.Para medir la distribución de velocidades de un túnel de agua a 20 °C se va a utilizar un tubo de Pitot. Las dos líneas de presión del tubo se conectan a un manómetro en U…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA FE6.15 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. FE6.15.Por una tubería de 150 m de longitud y 8 cm de diámetro fluyen 200 galones/min de agua a 20 °C. Si la pérdida de carga por fricción es de 12 m, ¿cuál es el coeficiente…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA FE6.14 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. FE6.14.Por una tubería circulan 300 galones/min de agua a 20 °C con una pérdida de carga por fricción de 45 ft. ¿Qué potencia se necesita para mantener este flujo? (a) 0,16 kW, (b) 1,88 kW, (c)…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA FE6.13 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. FE6.13.¿Cuál es el diámetro hidráulico de un conducto rectangular de sección 1 m por 25 cm? (a) 25 cm, (b) 40 cm, (c) 50 cm, (d) 75 cm, (e) 100 cm Solución: Solución 1: Canal  …

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA FE6.12  MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. FE6.12.Por una tubería recta de 10 cm de diámetro fluye agua con un número de Reynolds de 250.000. Si la rugosidad media de la tubería es de 0,06 mm, ¿cuál es aproximadamente el coeficiente de fricción…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA FE6.11 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. FE6.11.Agua a 20 °C fluye por un orificio de 3 cm de diámetro en un conducto de 6 cm de diámetro con un caudal de 3 m3 /h. Estime la caída de presión en el orificio.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA FE6.10 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. FE6.10.Aire a 20 °C y aproximadamente 1 atm fluye a través de un conducto liso de sección cuadrada y 30 cm de lado con un caudal de 1500 ft3 /min. La caída de presión esperada por…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA FE6.9 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. FE6.9.Por un conducto liso de 8 cm de diámetro y 50 m de longitud fluye aceite [µ = 0,1 kg/(m · s), S = 0,9]. La máxima caída de presión esperada en flujo laminar es de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA FE6.8 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. FE6.8.Suponga que en el Problema FE6.6 los dos depósitos están conectados por un orificio de 8 cm de diámetro y bordes afilados, en lugar de una tubería. En ese caso, el caudal es aproximadamente: (a) 90…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA FE6.7 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. FE6.7.Si en el Problema FE6.6 la tubería fuera rugosa y el caudal fuera de 90 m3 /h, la altura media de la rugosidad debería ser: (a) 1,0 mm, (b) 1,25 mm, (c) 1,5 mm, (d) 1,75…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA F6.6 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. FE6.6.Una tubería de 8 cm de diámetro y 200 m de longitud conecta dos depósitos que contienen agua a 20 °C, uno con una elevación de 700 m y otro con una elevación de 560 m.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA FE6.5 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. FE6.5.Las pérdidas localizadas en válvulas, accesorios, codos, contracciones y similares suelen modelizarse como proporcionales a la (a) pérdida de carga total, (b) pérdida de carga estática, (c) pérdida de carga de velocidad, (d) caída de presión,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA FE6.4 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. FE6.4.Para un flujo de agua a número de Reynolds 1,03 × 106 por un conducto de 5 cm de diámetro y una rugosidad de 0,5 mm de altura, el coeficiente de fricción de Moody es aproximadamente:…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA FE6.3 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. FE6.3.En un flujo de aceite [µ = 0,1 kg/(m · s), S = 0,9] por un tubo recto y liso de 5 cm de diámetro, con un caudal de 14 m3 /h, la caída de presión…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA FE6.2 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. FE6.2.Para un flujo de 0,06 m3 /h de agua a 20 °C a través de un tubo recto y liso, el diámetro para el que el flujo transiciona de laminar a turbulento es: (a) 1,0 cm,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA FE6.1 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. FE6.1.En el flujo a través de un tubo liso y recto, el número de Reynolds de transición basado en el diámetro se suele tomar igual a: (a) 1500, (b) 2300, (c) 4000, (d) 250.000, (e) 500.000…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA C6.5 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. C6.5.Un dispositivo de medida del flujo, muy utilizado en la industria de distribución de agua y suministro de gasolina, es el medidor de disco giratorio. Realice una consulta bibliográfica y escriba un breve informe indicando cómo…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA C6.4 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. C6.4.Un medio poroso consiste en muchos conductos tortuosos, y el número de Reynolds basado en el tamaño de los poros es típicamente muy pequeño, de orden unidad. En 1856 Darcy propuso que el gradiente de presión…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA C6.3 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. C6.3.Al diferenciar la solución laminar, Ecuación (6.40), vemos que los esfuerzos de cortadura varían linealmente desde cero en el eje hasta τw en la pared. Se afirma que esto también sucede, en media, para los flujos…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA C6.2 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. C6.2.En el diagrama de Moody (Figura 6.13) vemos que las superficies rugosas, como superficies con granos de arena o melladas, no afectan al flujo laminar. ¿Puede explicar por qué? Sin embargo, sí que afectan a los…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA C6.1 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. C6.1.En el flujo completamente desarrollado en un conducto recto el perfil de velocidades no cambia (¿por qué?), pero la presión cae a lo largo del eje del conducto. Por tanto, la presión realiza un trabajo sobre…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.162 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.162.Modifique el Problema P6.161 suponiendo que el gasto másico es dato e igual a 0,4 kg/s y calcule la altura indicada por el manómetro. (Consejo: el flujo es compresible.) Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.161 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.161.Una corriente de aire fluye a gran velocidad a través de un venturi de Herschel controlado por un manómetro de mercurio, como se muestra en la Figura P6.161. Las condiciones aguas arriba son 150 kPa y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.160 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.160.Las pérdidas de carga en válvulas de mariposa de la Figura 6.19b pueden ser interpretadas como obstrucciones de tipo Bernoulli, como en la Figura 6.39. El «área de la garganta» Ag de la Ecuación (6.104) puede…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.159 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.159.En un laboratorio se ensaya un venturi moderno con agua a 20 °C. El diámetro del conducto es de 5,5 cm, y la garganta del venturi tiene un diámetro de 3,5 cm. El flujo se mide…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.158 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.158.A través de un conducto comercial de acero de 6 cm de diámetro fluye agua a 20 °C. En su interior el conducto tiene instalado un venturi de Herschel con una garganta de 4 cm, conectado…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.157 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.157.Modifique el Problema P6.156 si el fluido es aire a 20 °C, entrando en el venturi con una presión de 18 lbf/in2 . ¿Se necesita corrección por compresibilidad? Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.156 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.156.A través de un venturi moderno se hace circular etanol a 20 °C, como se esquematiza en la Figura P6.156. Si la lectura del manómetro de mercurio es de 4 in, estime el caudal en galones/min.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.155 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.155.Se desea medir el caudal de gasolina a 20 °C en un conducto de 12 cm de diámetro empleando un venturi moderno. Para cumplir los estándares internacionales (Figura 6.43), ¿cuál es el rango permisible de (a)…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.154 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.154.A través del orificio de la Figura P6.154 fluye agua a 20 °C, que es controlada con un manómetro de mercurio. Si d = 3 cm, (a) ¿cuál es el valor de h si el caudal…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.153 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.153.Dos depósitos de agua, con áreas iguales a 1 ft2 , están conectados con una tobera de curvatura suave de 0,5 in de diámetro, como se muestra en la Figura P6.153. Si h = 1ft en…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.152 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.152.Por un conducto de 8 cm de diámetro fluyen 20 m3 /h de queroseno a 20 °C. El caudal se mide con una tobera ISA 1932, y la caída de presión es de 7000 Pa. Determine…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.151 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.151.Se utiliza una tobera de curvatura suave de 3 cm de diámetro para medir el caudal de alcohol etílico a 20 °C a través de un conducto de 6 cm de diámetro. Si la caída de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.150 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.150.El flujo de 0,06 m3 /s de gasolina a 20 °C a través de un conducto de 15 cm de diámetro se mide con una tobera de curvatura suave de 9 cm de diámetro (Figura 6.40a).…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.148 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.148.Una tubería lisa contiene etanol a 20 °C que fluye a 7 m3 /h a través de una obstrucción de tipo Bernoulli, como en la Figura P6.148, y se le han instalado tres tubos piezométricos. Si…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.147 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.147.Una tubería lisa de 6 cm de diámetro tiene una tramo de 2 m de longitud perforado con 500 orificios de 1 mm de diámetro, como se muestra en la Figura P6.147. La presión fuera del…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.146 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.146.La tubería que conecta los dos depósitos mostrados en la Figura P6.146 tiene una placa delgada con un orificio. Para un flujo de agua a 20 °C, calcule (a) el caudal que atraviesa el conducto y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.145 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.145.El depósito de 1 m de diámetro de la Figura P6.145 se encuentra inicialmente lleno de gasolina a 20 °C. Hay un orificio de 2 cm de diámetro en el fondo. Si se destapa el orificio…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.144 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.144.La solución del Problema P6.143 empleando la Figura 6.41 requiere iterar, porque la incógnita Q aparece tanto en abcisas como en ordenadas. Siguiendo la filosofía del Ejemplo 5.8, reescale las variables y prepare un nuevo diagrama…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.143 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.143.Un conducto liso de 10 cm de diámetro contiene una placa con un orificio con tomas D: 1 2 D y β = 0,5. La caída de presión medida es de 75 kPa para un flujo…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.142 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.142.La pera de ducha de la Figura P6.142 suministra agua a 50 °C. Se quiere instalar una reducción de sección para disminuir el caudal. La presión aguas arriba es constante e igual a 400 kPa. ¿Cuál…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.141 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.141.Por una tubería de 10 cm de diámetro fluyen 105 m3 /h de gasolina a 20 °C. Se desea medir el caudal con una placa delgada con un orificio y un transductor diferencial de presión, que…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.140 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.140.Por una tubería de 5 cm de diámetro fluyen 18 m3 /h de queroseno a 20 °C. Si se instala una placa delgada conun orificio de 2 cm de diámetro con tomas en las esquinas, ¿cuál…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.139 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.139.El Doctor Walter Tunnel tiene que medir la velocidad en un túnel de agua. Debido a las restricciones del presupuesto no puede comprar un tubo de Pitot, pero en su lugar instala una toma de presión…