Exercicis Mf

Problemes de Mecànica de Fluids

PROBLEMAS PROPUESTOS DE
MECÀNICA DE FLUIDOS

INDICE

Nomenclatura :

Tema

IN

:

Introducción a la mecánica de fluidos

ES

:

Estática de fluidos

EC

:

Ecuación de continuidad

EB

:

Ecuación de Bernoulli

CM

:

Cantidad de movimiento

MC

:

Momento cinético

PC

:

Pérdida de carga

MF

:

Medidoresde caudal

01-1

Problemes de Mecànica de Fluids

01-2

IN-01.- a) Deducir el valor de la constante R´ para el aire, sabiendo que su densidad es
1,293 kg/m3 cuando se encuentra a 0ºC y a presión atmosférica normal (1 atm, atmósfera
física). ¿Cuál es el peso molecular ficticio del aire?
b) Un gas ideal a 15ºC y 2 at (1 at, atmósfera técnica) ocupa un volumen de 110 litros,
Determinarla masa y densidad del gas sabiendo que tiene una constante R´= 26 kpm/(kg
K).
a) M = 28,96 g/mol. b) m = 0,294 kg, D = 2,671 kg/m3
IN-02.- a) Un gas ideal de peso molecular 44 kg/kmol ocupa un volumen de 110 litros, a
340 K y a la presión de 1,2 bar. Determinar su volumen específico y su densidad.
b) Determinar la densidad del aire del ejercicio anterior a 500 kPa y 400 K.Considerar R´=
287J/(kg.K)
a) < = 0,536 m3/kg, D = 1,867 kg/m3. b) D = 4,355 kg/m3
IN-03.- Una máquina toma aire, en régimen estacionario, por la sección 1 y lo descarga por
las secciones 2 y 3. Las propiedades en cada sección son las siguientes:
Sección
A (cm2)
(l/s)
p (bar)
2 (EC)
1

372

2800

21

1,40

2

930

1130

38

2,00

3

232

960

76

?

a) Sabiendo que R'=287J/(kg K), hallar la presión p3, en bar.
a) p3 = 2,2 bar
IN-04.- El dispositivo que se muestra en la figura es un compresor accionado por un
electroimán. Cuando el pistón se encuentra en la posición 1 aspira nitrógeno a 101300 Pa y
20E C. Determinar: a) qué presión, en kPa, tiene cuando el pistón alcanza la posición 2 y
el gas sale por la válvula de escape, suponiendo que el proceso es isotermo(las válvulas no
están representadas en la figura). Otros datos: NITRÓGENO= 28 kg/kmol; R=8314 J/(kmol K);
D1= 35 mm; D2= 20 mm; L= 40 mm; l=15 mm. b) ¿Cuál será la presión, en bar, en el caso
de que la temperatura final del gas sea de 50E C?. c) ¿y su densidad, en kg/m³?
2

1

R2

D1
D2
L

h

l

R1

a) p2 = 624,5 kPa. b) p2 = 6,88 bar. c) D2 = 7,179 kg/m3

V=

π h (R²+R1R+R²)
1
2
2
3

Problemes de Mecànica de Fluids

01-3

IN-05.- El flujo en la zona de entrada entre las placas paralelas de la figura es uniforme,
con velocidad c0= 4 cm/s, mientras que aguas abajo el flujo se desarrolla hasta alcanzar el
perfil parabólico laminar, c = az (z0 - z) donde a es una constante. a) ¿Cuál es el valor de
cmax en cm/s si el flujo es estacionario con z0 = 1 cm?
a)cmax = 6 cm/s
Z = Z0
c0

c = cmax
Z=0

IN-06.- Por una tubería de radio R1 fluye un fluido incompresible y viscoso, con una
distribución de velocidades dada por: c = c0 (1 - r2/R12). a) Calcular la velocidad media en
el tubo después que el radio ha sido reducido R2. Aplicación numérica: c0 = 1 m/s; R1 = 2";
R2 = 1"

c

R1

dr

R

R2

r

ã
â

a) c2 = 2 m/s
IN-07.- Poruna tubería de diámetro interior 20 cm, circula agua con velocidad media 1,8
m/s. a) Calcular el caudal en volumen y masa.
b) Por una tubería de diámetro interior 5,1 cm circulan 2850 kg/h de propano. Calcular la
velocidad en una sección donde la presión es 13,36 at y la temperatura 48EC. Observación
el propano no debe ser tratado como gas ideal.
ɺ
ɺ
a) V =56,55 l/s, m =56,55 kg/s. b)c=14,41 m/s
IN-08.- Un conducto convergente tiene diámetros
de 9 cm a la entrada y 3 cm a la salida. Por el
conducto circula aire, con velocidad 300 m/s a la
salida. Las condiciones a la entrada del conducto
son: presión 1,8 bar (abs) y temperatura 150ºC. A la
salida, las condiciones son: presión, 1,2 bar (abs);
temperatura 103ºC. a) Supuesto régimen
estacionario, determinar la velocidad a la...