taller de problemas de fluidos sobre paralelo y bombas

TALLER DE PROBLEMAS DE SISTEMAS EN SERIE
1. Aceite SAE 30 a 20°C fluye a través de una tubería horizontal de 12 cm de diámetro interno. En la sección 1 la presión del fluido es 186 kPa. En la sección 2, 6 m más adelante, la presión es 171 kPa. Si el flujo es laminar, estime el flujo másico en kg/s y el número de Reynolds.
2. Glicerina a 20°C se va a bombear a través de un tubo liso horizontal a 3,1 m3/s. Si se desea que el flujo sea laminar y que la caída de presión sea inferior o igual a 100 Pa/m, determine el mínimo diámetro de tubería aceptable.
3. Agua a 20°C fluye en una tubería horizontal de hierro fundido recubierto de 3 pulg de diámetro interior, que tiene 1 milla de largo, con un caudal de 250 gpm. Estime la pérdida de energía y la caída de presión en kPa.
4. La tubería para transportar agua, de la figura, tiene una pendiente de 30° hacia arriba y un diámetro interno de 1 pulgada. Su material es PVC que se puede considerar como liso. La válvula de globo está totalmente abierta. Si el manómetro de mercurio muestra una deflexión de 7 pulgadas, ¿Cuál será el flujo volumétrico en pie3/s?

5. Aceite a 80°F ( = 56,8 lbm/ft3; = 0,0278 lbm/ft *s) fluye estacionariamente en una tubería de 0,5 in de diámetro, de 120 ft de largo, con una presión inicial de 120 psi y una presión final de 14 psi. Determine el flujo volumétrico si la tubería es horizontal.
6. Aire, a condiciones de nivel del mar (15°C y 1 atm) se va a transportar con un caudal de 3 m3/s a través de un ducto comercial cuadrado y horizontal. ¿Cuáles son las dimensiones apropiadas del ducto para que la caída de presión no exceda 90 Pa en una longitud de 100 m? (Investigue)
7. En la figura se ilustra un sistema para transportar agua desde una cisterna, donde la presión es 415 kPa, hasta una fábrica situada a 100 m de distancia. Si la presión en la entrada de la fábrica no debe ser inferior a 200 kPa, determine el caudal de agua necesario. Luego calcule el caudal necesario en cada uno de los siguientes casos: (a) Válvula de globo por válvula de mariposa totalmente abierta; (b) tubería de 4 por tubería de 5 pulgadas; (c) ambos cambios anteriores al mismo tiempo; compare los resultados obtenidos en todos los casos.

8. Para el sistema en paralelo de la figura, determine el flujo volumétrico total entre 1 y 2, si el fluido es aceite SAE 10 a 20 °C, y las tuberías son de hierro fundido sin recubrimiento. La máxima caída de presión entre 1 y 2 es 3 psig.

9. Agua a 20°C se va a bombear desde un depósito A hasta otro depósito B (elevado) por medio de dos mangueras plásticas de 25 m de largo, en paralelo. Los diámetros internos son 3 y 5 cm. El agua se va a bombear por medio de una bomba que tiene un motor eléctrico de 7 kW y una eficiencia mecánica de 68%. Calcule el flujo volumétrico total entre los depósitos y en cada manguera, si se desprecian las pérdidas menores.

10. Una bomba de 37 cm de diámetro de impulsor, con una velocidad de 2140 rpm, impulsa agua a 20°C, produciendo los siguientes datos:
Q, (m3/s)
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
H, (m)
105
104
102
100
95
85
67
P, (kW)
100
115
135
171
202
228
249
, %
0
44
74
86
92
92
79

a) Determine el punto de máxima eficiencia de la bomba.
b) Grafique H vs Q. Indique el rendimiento de la bomba para un caudal de 10000 L/min de agua.

11. Para la siguiente gráfica, que ilustra las curvas de rendimiento de una bomba, determine:
a) Nomenclatura de la bomba, incluyendo su velocidad de impulsor; b) El B.E.P.; c) El rendimiento para un Q = 400 gpm; d) El rendimiento si la carga sobre la bomba es 60 pies; e) Ns y Ds. (Incluya el NPSH requerido en los puntos b, c y d).

12. Una bomba impulsa propano a 45°C (densidad relativa 0,48) desde un tanque cuyo nivel está 1,84 m por debajo de la entrada de la bomba. Las pérdidas de energía en la línea de succión son 0,92 m en total y la presión atmosférica es 98,4 kPa absolutos. Determine la presión que se necesita ejercer sobre el propano en el tanque, para garantizar que la NPSHa sea al menos 1,5 m.

13. Para el siguiente sistema ilustrado, grafique la carga disponible, H, si el fluido es agua a 20°C, como función del caudal, de acuerdo con la siguiente ecuación: H =125-2,5Q2 donde H está en pies de agua y Q en gpm; luego determine el NPSHa en el sistema; y, finalmente, determine el punto de operación del sistema.