Pauta MF 2012_C1 S1

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA METROPOLITANA
FACULTAD DE INGENIERIA
DEPARTAMENTO INGENIERIA MECANICA

Ingeniería Civil Industrial
Prueba N°1 Mecánica de Fluidos
Profesores: Fernando Fuentes, Ricardo Hermosilla
Miércoles 30 de mayo de 2012

Nombre:_______________________________________________________ RUT:________________

Problema 1
Un camión transporta gasolina (S=0,87) desde la refinería de Con Conhasta Maipú. Debido a un retraso en la
carga del camión, su conductor ignoró el protocolo de recepción y no se dió cuenta que las dos zonas de carga
superior A y B no habían sido tapadas (ambas de diámetro Dt). El estanque del camión corresponde a un
paralelepípedo de base 2m x 2m y 7,5 m de largo.

H=2m

ho = 1,5m

L=7,5m

b=0,5m

c=0,3m

d=0,15m

Dt=0,2m

a) Si el conductor desea recuperar eltiempo perdido en la carga del combustible, acelerando lo más que
pueda en el camino sin pendientes, determinar la máxima aceleración que puede imponer al camión sin
que se derrame gasolina en el camino.
b) En la situación anterior, determinar la fuerza a la cual está expuesta la tapa para drenaje del estanque.
c) Si el camión viaja a la aceleración máxima obtenida en a) y para evitar una colisión sedetiene en forma
repentina ¿se derrama combustible fuera del camión?. Justifique claramente su respuesta.

Problema 2
La figura muestra una tubería por la que se transporta
agua. Se debe retirar el tramo BC para reparar, para
ello se debe tapar el punto B, y el punto C. para no
derramar el agua.
Datos:
Presión en A PA=810[kPa]
D=600[mm] H=20[m] h=12[m]
La=8[m] θ=10[°] ρw=1000[kg/m3]
a)

Determinequé presión indicarían los
manómetros que están en B y D

b)

Determine las fuerzas hidrostáticas que actúan
sobre las tapas B y C.

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DEPARTAMENTO INGENIERIA MECANICA

Problema 3
Para rescatar un cuerpo sumergido desde el fondo del mar, se
puede utilizar un globo con aire comprimido. El que una vez
amarrado al cuerpo, se le haceingresar aire para que este
aumente volumen y pueda desplazar líquido y así ganar fuerza
de flotación. Cuando el globo con el cuerpo flota, este lo hace
con la mitad de su diámetro fuera de su superficie.
Indicación: Considere el cuerpo con agua en su interior y paredes
de volumen despreciable en comparación al globo
a=1.2[kgf/m3] peso específico del aire a presión atmosférica.
a=100[kgf/m3] pesoespecífico del aire comprimido.
w=1000[kgf/m3] peso específico del agua.
c=8000[kgf/m3] peso específico del cuerpo sumergido.
Wc=10 [kgf] peso del globo.
a) Determine el peso del cuerpo cuando el globo tiene un diámetro de 3 metros y flota con la mitad de su
volumen fuera del agua.
b) Determine el diámetro del globo cuando comienza a ascender hacia la superficie.
FORMULARIO
F

Presión

P=

Presiónhidrostática

P=

Ecuación de la superficie libre

tan( ) =

Aceleración lineal

a = ax i + az k

A
h

Volumen de un cilindro regular

i=

Volumen de un cilindro intersectado con un plano

f=

Área de un círculo

A=

D

ax
az + g
2

h

4
D

2

 ( H + ho)

4
2

d
4

= g

Relación entre peso específico y densidad
Densidad relativa

S=

Ecuación de la superficie libre vortice forzado

z ( r) =zo +

w
2 2

r

2g

D

2

f = 2   f ( r)  r dr


Cálculo de un volumen de curva de revolución

0

2

2 r
P=  
- z
2

Presión en cualquier punto en el vortice forzado

Relación entre velocidad angular y n (rpm)

Densidad del agua
1in = 2.54 cm
1Pa = 1

N
2

m

w := 1 

kg

=

60

n

kg

w = 1000

L

2

3

m

1ft = 30.48 cm

1L = 1  10
3

1psi = 6.895  10 Pa

-3

3

m

1lbf = 4.448 N1ft = 12 in
1kgf = 9.807 N

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Problema 1
a)
X1

L-X1

z


H



ho

H1

H = 2m

ho =1,5m

L = 7,5m

X1 = b - Dt/2 = 0,5-0,2/2 = 0,4m

Volumen inicial de líquido = V1 = ho L H = (1,5)(7,5)(2) = 22,5 m3
Volumen final de líquido = V2 = (H • H • L) – ½ (H – H1)(L – X1)(H)
V2 = (2 • 2 • 7,5) – ½ (2–...