Problemas de fluidos en tuberias

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HIDRÁULICA
3º ING. CAMINOS, C Y P - CURSO 2002-03

PROBLEMAS DE FLUJO EN TUBERÍAS
Problema 1: Calcular la pérdida de carga y la caída de presión en un tubo horizontal de 15 cm de diámetro y 60 m de longitud de hierro fundido recubierto con asfalto (ε = 0,12 mm), por el que circula agua a una velocidad media de 1,8 m/s. Problema 2: Un flujo de aceite de ρ = 900 kg/m3 y ν = 1 x 10-5 m2/s,circula con un caudal de 0,2 m3/s a través de un tubo de hierro fundido (ε = 0,26 mm) de 200 mm de diámetro y 500 m de longitud. Determinar a) la pérdida de carga y b) la caída de presión si el tubo tiene una pendiente de hacia abajo de 10º en el sentido del flujo. Problema 3: Por una tubería circular de chapa (rugosidad absoluta ε = 0,1 mm) de 2 m de diámetro fluyen 5 m3/s de agua (viscosidadcinemática ν = 10-6 m2/s). Determinar: a) La pendiente motriz, b) La tensión cortante sobre el tubo, c) El espesor de la subcapa viscosa (si corresponde) y d) La rugosidad n de Manning. Problema 4: A través de un tubo de 30 cm de diámetro y 100 m de longitud fluye petróleo, con ρ = 950 kg/m3 y ν = 2 x 10-5 m2/s, con una pérdida de carga de 8 m. La rugosidad relativa es ε/D = 0,0002. Calcular la velocidadmedia y el caudal. Problema 5: Repetir el problema 1, suponiendo conocida la pérdida de carga y desconocida la velocidad. Problema 6: Calcular el diámetro de una tubería en la que fluye el mismo petróleo del problema 5, suponiendo que Q = 0,342 m3/s y ε = 0,06 mm. Problema 7: Repetir el problema 1, suponiendo que el diámetro es la única incógnita y Q = 33,4 l/s. Problema 8: Por un conductohorizontal cuadrado de 22,5 cm de lado y 30 m de ancho fluye aire con ρ = 1,22 kg/m3 y ν = 1,5 x 10-5 m2/s, a razón de 0,708 m3/s. Calcular la caída de presión si ε = 0,09 mm. Problema 9: Entre dos depósitos se bombea agua con ρ = 1000 kg/m3 y ν = 1 x 10-6 m2/s a razón de 0,06 m/s a través de una tubería de 5 cm de diámetro y 120 m de longitud con varios elementos intermedios, como se muestra en lafigura. La rugosidad relativa del tubo es ε/d = 0,001. Calcular la potencia requerida para el bombeo.

HIDRÁULICA: Problemas de Flujo en Tuberías – Curso 2002-03

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36,6 m

6,1 m

30,5 cm

120 m

5 cm

Problema 10: Se tienen tres tuberías en serie. La caída de presión total entre los extremos de la serie es de pA - pB = 150.000 Pa, y la diferencia de nivel zA - zB = 5 m.Los datos de los tubos son: Tubo 1 2 3 Longitud L (m) 100 150 80 Diámetro D (cm) 8 6 4 Rugosidad ε (mm) 0,24 0,12 0,2 Rugosidad relativa ε/D 0,003 0,002 0,005

El fluido es agua con ρ = 1000 kg/m3 y ν = 1,02 x 10-6 m2/s. Calcular el caudal en m3/h.
A Tubo 1 Tubo 2 Tubo 3 B

Problema 11: Suponer que los tres tubos del problema anterior están en paralelo, con una pérdida de carga total de 20,3 m.Calcular el caudal total Q, despreciando las pérdidas localizadas.
Tubo 1 Tubo 2 A Tubo 3 B

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Problema 12: Calcular la pérdida de carga en el sistema de tuberías del problema 12, si el caudal total circulante fuera de 10,1 m3/s. Problema 13: Tomar los tres tubos del problema 11 y suponer que están conectados a tresdepósitos cuyos niveles están en: z1 = 20 m, z2 = 100 m y z3 = 40 m. Calcular los caudales que circulan por cada tubo, despreciando las pérdidas localizadas. z2

z3 z1
Tubo 2

Tubo 3 Tubo 1

Problema 14: En el esquema representado en la figura, se encuentra que, para una determinada cota de agua H en el embalse 1, no circula agua por la conducción 2. Determinar H. Datos: ε = 2 mm, L1 = 3000m, L2 = L3 = 600 m, D1 = 1 m y D2 = D3 = 0,75 m.
30 m

H
L2 = 600 m

L1 = 3000 m

0 L3 = 600 m

Problema 15: Para construir una tubería que ha de ser capaz de transportar 0,5 m3/s, con unas pérdidas por unidad de longitud admisibles de 10-3, se dispone de dos materiales distintos. El material A tiene una rugosidad ε = 10-4 m y cuesta 1,5 veces más por metro cuadrado que el material...
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