Problemas Mecánica de Fluidos

MECÁNICA DE FLUIDOS Y TRANSMISIÓN DE CALOR (2010-11)

3º INGENIERO QUÍMICO 1

TEMA 1: INTRODUCCIÓN AL FLUJO DE FLUIDOS
A
PROBLEMA Nº1
Tal como se muestra en la Figura, un depósito abierto, con dos piezómetros laterales,
contiene dos líquidos inmiscibles. Calcular:
A B
a) altura de la superficie líquida libre en el
piezómetro A,
b) elevación de la superficie del líquido en elpiezómetro B, y
c) la presión total en el fondo del depósito.

30°
B

2,0
.

50 mm

80 mm

mercurio

A

DATOS Y NOTAS:
 Densidad de A: 0,72 g cm-3
 Densidad de B: 2,36 g cm-3.

0,3

PROBLEMA Nº4
Para medir la diferencia de presiones entre dos puntos de una conducción por la que
circula aire a 300 K y 98,7 kP, se utiliza un manómetro multiplicador, como el
esquematizado en lafigura.

B

0

Si las densidades de los líquidos manométricos
utilizados son: l = 1000 kg m-3 y m = 1100
kg m-3, la relación de secciones transversales
s/S = 0,01 y el desnivel en los tubos
manométricos, hm = 0,105, calcular:

PROBLEMA Nº2
Los recipientes A y B contienen agua a las
presiones respectivas de 276 kPa y 138 kPa. ¿Cuál
es la lectura en el manómetro diferencial demercurio mostrado en la Figura?
DATOS Y NOTAS:
 Densidad de mercurio: 13,570 g cm-3

hA = 100 mm

4,877

A

x

a) diferencia de presiones entre dichos puntos
b) diferencia de alturas que se leería en un
manómetro ordinario que utiliza agua como
líquido manométrico.

B
C

pa

pd

hm s
S

hm s
S
S

l
l

s

hm
m

y

h

V


3,048

D

PROBLEMA Nº3Calcular la nueva altura diferencial de mercurio en la rama inclinada, si la presión en la
conducción A disminuye 10 kPa respecto de la situación indicada, manteniéndose
constante la presión en la conducción B. El fluido que circula por la conducción A tiene
un peso específico de 0,9 y el que circula por la conducción B es agua. El peso
específico del mercurio es 13,57.

TEMA 3: FLUJO INTERNO (I).PROBLEMA Nº5
Por una conducción cilíndrica de 0,68 m de diámetro interno que forma un ángulo de
30º con la horizontal, desciende un aceite viscoso (=15·10-3 kg/m s; =800 kg/m3)
con un caudal de 40 m3/h. Determine:
a) El perfil de velocidades.
b) La pérdida de presión por unidad de longitud y el factor de rozamiento.
c) La variación de la presión total por unidad de longitud.

MECÁNICADE FLUIDOS Y TRANSMISIÓN DE CALOR (2010-11)

PROBLEMA Nº6
Por un tubo de paredes lisas de 20 cm de diámetro interno circula agua a 15ºC con un
caudal de 150 m3/h. Utilizando la ecuación universal de distribución de velocidades,
calcule:
a) Los espesores de las regiones laminar y de transición.
b) La velocidad en los límites de las regiones laminar y de transición.
c) La velocidad en elcentro de la conducción.
d) La fuerza de rozamiento ejercida sobre una longitud de 1 km de pared de tubo.
DATOS Y NOTAS:
  = 1000 kg/m3
  = 10-3 kg/m·s

3º INGENIERO QUÍMICO 2

Viscosidad del agua:

1 cp

PROBLEMA Nº9
Se desea alimentar un tanque agitado con un caudal de 3 m 3/h de un concentrado de
zumo de naranja procedente de un depósito elevado, tal y como se muestra en lafigura. Ambos depósitos se encuentran a presión atmosférica y la tubería que los
conecta es lisa con un diámetro interno de 4 cm. Determinar si es necesario el uso de
una bomba para conseguir transportar el caudal de fluido necesario. En caso
afirmativo, calcular la potencia teórica de la bomba.
1 atm

PROBLEMA Nº7
Agua a 80ºC fluye por una tubería de 120 mm de diámetro con una velocidad mediade
2 m/s. ¿Cuál sería el tamaño máximo que podrían tener las imperfecciones de la pared
para que la conducción pudiera considerarse como hidráulicamente lisa?

D = 4 cm

10 m

10 m
1 atm

TEMA 4: FLUJO INTERNO (II).
50 m

30 m

PROBLEMA Nº8
Un depósito de seguridad de 1000 m3 de agua debe estar preparado para abastecer,
simplemente por gravedad, de agua de refrigeración a una...