Capítulo 06: Flujo viscoso en conductos

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.138 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.138.Un ingeniero con pocos conocimientos de Mecánica de Fluidos ha instalado la toma de presión estática ridículamente lejos de la toma de remanso, contaminando la medida del tubo de Pitot con las pérdidas de carga del…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.137 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.137.Para el flujo de agua a 20 °C que se muestra en la Figura P6.137 se emplea un sistema de tubo de Pitot para estimar (a) la velocidad en el eje y (b) el caudal que…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.136 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.136.En la configuración de tubo de Pitot de la Figura P6.136 el fluido manométrico es agua a 20 °C. Estime (a) la velocidad en el eje, (b) el caudal que fluye por el tubo y (c)…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.135 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.135.Un avión emplea un tubo de Pitot para medir la velocidad del aire. Las medidas, que se indican aquí con sus incertidumbres, son una temperatura estática de –11 ± 3 °C, una presión estática de 60…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.134 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.134.Suponga que en el Problema P6.133 la longitud máxima del difusor es de 30 ft. ¿Cuáles son el ángulo, altura y presión a la salida que proporcionan recuperación máxima? Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.133 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.133.La sección de ensayos de un túnel de viento es cuadrada y tiene 3 ft de lado; el flujo tiene V = 150 ft/s, p = 15 lbf/in2 absoluta y T = 68 °F. El bloqueo…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.132 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.132.Para el Problema P6.131 suponga que el espacio está limitado a una longitud máxima del difusor de 10 m. ¿Cuáles serían el ángulos del difusor, el diámetro de la salida y la presión de salida para…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.131 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.131.La sección de ensayos de un túnel de agua tiene 1 m de diámetro, V = 20 m/s, p = 100 kPa y T = 20 °C. El bloqueo de las capas límite al final de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.130 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.130.En la Figura P6.130 las longitudes AB y BD son 2000 y 1500 ft, respectivamente. El coeficiente de fricción es 0,022 en todos los conductos, y pA = 90 lbf/in2 manométrica. Todos los conductos tienen 6…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.129 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.129.En la Figura P6.129 las cuatro tuberías horizontales de hierro fundido tienen 45 m de longitud, 8 cm de diámetro y se unen en el punto a. El fluido es agua a 20 °C. Las presiones…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.128 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.128.Modifique el Problema P6.127 suponiendo que los caudales de fluido en la entrada A y en la salida D son incógnitas. Suponga pA – pB = 100 lbf/in2 . Calcule los caudales en las cinco tuberías.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.127 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.127.En la red de cinco tuberías horizontales de la Figura P6.127 suponga que todas tienen coeficiente de fricción ƒ = 0,025. Si existe un caudal de 2 ft3 /s de agua a 20 °C en la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.126 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.126.Modifique el Problema P6.124. Suponga que los datos son los mismos salvo porque la tubería 1 está equipada con una válvula de mariposa (Figura 6.19b). Estime el ángulo de apertura de la válvula para reducir el…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.125 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.125.Suponga que las tres tuberías de hierro fundido del Problema P6.120 están conectadas se forma suave en el punto B, tal y como muestra la Figura P6.125. Las presiones a la entrada de cada tubería son:…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.124 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.124.El sistema de tres depósitos de la Figura P6.124 contiene agua a 20 °C. Los datos del sistema se enumeran a continuación: D1 = 8 in D2 = 6 in D3 = 9 in L1 =…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.123 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.123.Modifique el Problema P6.121 suponiendo que z3 es incógnita. Calcule el valor de z3 sabiendo que el caudal por la tubería 3 es 0,2 m3 /s hacia la unión. (Este problema requiere iterar, por lo que…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.122 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.122.Modifique el Problema P6.121, reduciendo el diámetro a 15 cm (se mantiene ε = 1 mm), y calculando los caudales de agua a 20 °C. El reparto de caudales es aproximadamente igual al del Problema P6.121,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.121 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.121.Considere el sistema de tres depósitos de la Figura P6.121 con los siguientes datos: L1 = 95 m L2 = 125 m L3 = 160 m z1 = 25 m z2 = 115 m z3 =…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.120 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.120. Tres tuberías de hierro fundido de las siguientes dimensiones se montan en paralelo: El caudal total es de 200 m3 /h de agua a 20 °C. Determine (a) el caudal en cada tubería y (b)…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.119 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.119.Modifique el Problema P6.118, de forma que la diferencia de presión sea p1 – p2 = 98 lbf/in2 y la incógnita sea el caudal. Desprecie las pérdidas localizadas. Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.118 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.118. Considere el sistema de tuberías de hormigón de la Figura P6.118, con una rugosidad ε = 0,04 in. Depreciando las pérdidas localizadas, calcule la diferencia de presiones p1 – p2 si Q = 20 ft3…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.117 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.117.Un ventilador suministra 3000 m3 /h al sistema de conductos de la Figura P6.117. Cada conducto es de sección cuadrada, con lados a1 = a3 = 20 cm y a2 = a4 = 12 cm. Todos…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.116 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.116.En el sistema de tuberías en serie y en paralelo de la Figura P6.116 todos los conductos tienen 8 cm de diámetro y están fabricados en hierro fundido asfáltico. Si la diferencia de presiones total p1…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.115 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.115.En la Figura P6.115 todas las tuberías son de hierro fundido con diámetro igual a 8 cm. Determine el caudal en A si la válvula en C está (a) cerrada y (b) abierta con un coeficiente…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.114 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.114.Modifique el Problema P6.113 como se indica. Suponga que la bomba está funcionando y proporciona 45 kW al fluido en la tubería 2. El fluido es gasolina a 20 °C. Determine (a) el caudal en cada…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.113 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.113.El sistema de tuberías de hierro galvanizado en paralelo de la Figura P6.113 suministra 0,036 m3 /s de agua a 20 °C. Si la bomba está abierta sin funcionar, con un coeficiente de pérdidas K =…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.112 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.112.Si las dos tuberías de la Figura P6.111 se instalaran en serie con la misma diferencia de presión de 3 lbf/in2 entre sus extremos, ¿cuál sería el caudal? El fluido es aceite SAE 10 a 20…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.111 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.111.En el sistema de tuberías en paralelo de la Figura P6.111 cada tubería es de hierro fundido, y la diferencia de presiones p1 – p2 = 3 lbf/in2 . Calcule el gasto másico total entre 1…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.110 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.110.La entrada de la tubería de la Figura P6.110 tiene aristas. Si el caudal es de 0,004 m3 /s, ¿qué potencia, en W, se extrae de la turbina? Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.109 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.109.En la Figura P6.109 hay 125 ft de tubería de 2 in de diámetro, 75 ft de tubería de 6 in y 150 ft de tubería de 3 in, todas de hierro fundido. También hay tres…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.108 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.108.La bomba de agua de la Figura P6.108 mantiene una presión de 6,5 psi en el punto 1. A continuación hay una válvula de disco medio abierta, un filtro y dos codos roscados a 90°. La…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.107 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.107.En la Figura P6.107 la tubería está fabricada de hierro galvanizado. Estime el incremento porcentual en el caudal (a) si la entrada de la tubería está al «ras» de la pared del depósito y (b) la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.106 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.106.La tubería de agua de la Figura P6.106 desciende por una pendiente de 30°. La tubería tiene un diámetro de 1 in y es lisa. La válvula de globo está completamente abierta. Si el manómetro de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.105 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.105.El sistema de la Figura P6.105 consiste en 1200 m de tubería de hierro fundido de 5 cm de diámetro, dos codos de gran radio a 45° y cuatro a 90°, todos acoplados, una válvula de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.104 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.104.Considere la mesa de hockey sobre aire del Problema P3.162, pero considerando ahora pérdidas localizadas. La mesa tiene 3 ft por 6 ft de área, con orificios de 1 16 in espaciados 1 in formando una…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.103 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.103.Los depósitos de la Figura P6.103 están conectados a dos tuberías de hierro fundido acopladas sin cuidado alguno, con aristas vivas en la entrada y en la salida. Incluyendo las pérdidas localizadas, estime el flujo de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.102 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.102.Una bomba con un rendimiento del 70 por 100 transporta agua a 20 °C de un depósito a otro 20 ft más alto, como se muestra en la Figura P6.102. El sistema de tuberías consiste en…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.101 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.101.En la Figura P6.101 se está ensayando un filtro para determinar sus pérdidas. El caudal en el conducto es de 7 m3 /min, y la presión aguas arriba es de 120 kPa. El fluido es aire…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.100 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.100.Repita el Problema P6.92 incluyendo las pérdidas localizadas debidas a una entrada con aristas vivas, la salida a la habitación y una válvula de compuerta abierta. Si la presión de la habitación es de 10 Pa…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.99 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.99.A través de un conducto horizontal de sección cuadrada fabricado en acero se suministran 3 m3 /s de aire, aproximadamente en condiciones estándar a nivel del mar. ¿Cuáles son las dimensiones del conducto si la caída…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.98 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.98.Un cambiador de calor rectangular va a ser dividido en secciones más pequeñas empleando láminas de acero comercial de 0,4 mm de espesor, como se muestra en la Figura P6.98. El gasto másico es de 20…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.97 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.97.Un cambiador de calor consiste en una serie de conductos entre placas paralelas, como se muestra en la Figura P6.97. La caída de presión disponible es de 2 kPa, y el fluido es agua a 20…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.96 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.96.Agua a 20 °C fluye por el interior de un conducto de sección cuadrada con 20 cm de lado y número de Reynolds (turbulento) de 100.000. Para medir el caudal con un medidor de flujo laminar…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.95 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.95.Un túnel de viento fabricado con madera tiene 28 m de longitud y una sección rectangular de 50 cm por 80 cm. Un ventilador propulsa en su interior aire en condiciones estándar a nivel del mar.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.94 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.94.Como se muestra en la Figura P6.94, un conducto consiste en 7 tubos de 2 cm de diámetro agrupados en una malla hexagonal, dentro de un tubo de 6 cm de diámetro. Estime la caída de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.93 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.93.Modifique el Problema P6.91 de forma que el ángulo β sea incógnita. Para aceite SAE 10 a 20 °C, si la caída de presión es de 120 kPa y el caudal es de 4 m3 /h,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.92 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.92.Para ventilar una habitación amplia se utiliza un ventilador que toma aire del exterior a 20 °C a través de un conducto cuadrado de acero que tiene 30 cm de lado y 12 m de largo,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.91 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.91.Muchos cambiadores de calor consisten en una serie de conductos de sección triangular. La Figura P6.91 presenta un ejemplo típico, donde L = 60 cm y las secciones tienen forma de triángulos isósceles con a =…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.90 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.90.Un conducto de 90 ft de longitud fabricado con láminas de acero transporta aire a 1 atm y 20 °C. La sección del conducto es un triángulo equilátero de 9 in de lado. Si un ventilador…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P6.89 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 1 EDICIÓN. P6.89.Un conducto anular muy estrecho produce una caída de presión muy acusada y se puede utilizar para medir viscosidades de forma precisa. Si un conducto anular liso, de 1 m de longitud, con a = 50…