fluidos en movimiento

 PREGUNTAS, EJERCICIOS Y PROBLEMAS DE FLUIDOS EN MOVIMIENTO

I. Gasto y flujo de masa.

1. Responda las siguientes preguntas:
a) ¿Qué información proporciona el gasto y el flujo de masa?
b) ¿Cuál es la relación entre el flujo de masa y el gasto?
c) Cuando el fluido es compresible ¿Se conserva el gasto? ¿Y el flujo de masa?
d) En una casa existe una fuga por la cual se pierden 6 cm3/s¿Qué volumen de agua se pierde en un día? ¿Y en un mes?
2. Realice las transformaciones de unidades que se indica en cada uno de los siguientes incisos.
a) 250 L/s a m3/s.
b) 150 cm3/s a L/s y m3/s.
c) 12000 L/min a m3/s.
d) 0.035 m3/s a L/s y cm3/s.
e) 250 gal/min a L/s y m3/s
f) 2.5 m3/s a gal/s y L/s.
3. El gran río artificial de Libia es una red de tuberías que provee de agua desde losacuíferos fósiles ubicados en el desierto del Sahara. Es considerado uno de los más grandes proyectos de ingeniería realizados. El proyecto consiste en más de 1300 pozos, la mayoría de ellos a más de 500 metros de profundidad. Provee de 6, 500,000 m3 de agua por día a algunas ciudades de este país. El acuífero de donde se extrae el agua no puede reponer el líquido que se le extrae y se calcula quecontiene un volumen total de agua de 12,000 Km3, aproximadamente.
Suponiendo que las cantidades son correctas ¿Cuánto tiempo podrá suministrarle agua el acuífero a las ciudades de Libia, si la cantidad que requieren por día no cambia?
Sol: 5058 años
4. Resuelva los siguientes incisos:
a) Por una tubería fluyen 0.075 m3/s de agua. Calcule el flujo de masa de agua que fluye por la tubería.
b)Un líquido refrigerante (densidad 1080 Kg/m3) se mueve por la tubería con un flujo de masa igual a 2.9 Kg/h. Calcule el gasto que significa ese flujo de masa en L/s.
c) Una vez que el líquido refrigerante del inciso b se convierte en vapor, su densidad cambia a 1.28 Kg/m3, manteniéndose el mismo valor de flujo de 2.9 Kg/h ¿Cuál es ahora el flujo volumétrico por la tubería?
d) Un ventilador mueve18 m3/min de aire. Si la densidad del gas es de 1.2 Kg/m3, calcule el flujo de masa en Kg/s y g/s.
e) Un horno necesita 500 Kg/h de aire para tener una combustión completa. Si el aire tiene una densidad de 1.2 Kg/m3 ¿Cuál es el flujo volumétrico de aire necesario? Exprese su respuesta en m3/s y L/s.
5. La sección de una tubería tiene 2 cm2 de área y transporta 180 cm3/s de agua:
a) ¿Cuál es lavelocidad del fluido en esa sección?
b) Si otra sección de la tubería tiene 0.6 cm2 de área ¿Qué velocidad tiene el agua en esta sección?
Sol: a) 90 cm/s b) 300 cm/s
6. El radio de la aorta es de 1.3 cm y la velocidad de la sangre es de 25 cm/s:
a) Calcule el gasto a través de la aorta.
b) Si el área total de las secciones transversales de los capilares conectados a la aorta es de2000 cm2, encuentre la velocidad de la sangre en los capilares. Suponga que todos los capilares tienen la misma sección transversal.
7. Un tubo de 15 cm de diámetro conduce 0.072 m3/s de agua. El tubo se divide en dos ramales como se indica en la figura. Si la velocidad en el tubo de 5 cm de diámetro es de 12 m/s:
a) ¿Cuál es el gasto en el tubo 2 y en el tubo 3?
b) ¿Cuál es la velocidad en eltubo de 10 cm de diámetro?
Sol: a) Q2 = 0.0484 m3/s Q3 = 0.0236 m3/s b) v2 = 6.17 m/s

8. La velocidad recomendada para el flujo en la línea de descarga de un sistema hidráulico de aceite está en el rango de 8 a 25 pies/s. Si la bomba impulsa 100 L/min, especifique el rango en los diámetros de los tubos que pueden emplearse.
9. Por un conducto de sección transversal cuadrada, quetiene 10 centímetros de lado, fluye aire a la temperatura de 20 oC. Si la velocidad del aire es de 2 m/s, calcular:
a) El gasto de aire que fluye por el conducto.
b) El flujo de masa
c) ¿Cómo explicas la diferencia?
Sol: a) 20,000 cm3/s b) J = 24 g/s c)….
10. Una tubería tiene 6 pulgadas de diámetro y transporta agua a razón de 95 gal/min. La tubería se divide en dos tubos...