P
Para ara llos os sisiguguiienenttes es pprrobobllememas, as, llos os ddiiámámetetrros nos nomomiinnalales comes comerercicialales es dde e llasas t
tuubbereríías as se se ppuueden eden susuppononer er comcomo o llos os ddiiámetámetrros os rrealeales*es*. . La La base base dde e ddiiámámetetrrosos es
es: : 7575, , 10100, 0, 15150, 0, 200, 200, 30300, 0, 35350, 0, 40400, 0, 45450, 0, 50500, 0, 60600 0 y y 72720 0 mmmm. . A A nno o seser r ququee se especi
se especififiquque e uun n flfluuiido do ddiiffererenentte, e, se se ddebe ebe ttrrababajajar ar con con aguagua a a a 1155°°CC, , con con llasas si sigguiuieentnteessccaarraacctteerrííssttiiccaass:: ρ ρ==999.1999.1kgkg//mm33 μ μ==1.141.14××1010−−33 Pa Pa .. ss vv==1.1411.141××1010−−66mm22//ss 2
2..11..- - CalCalcuculle e el el caudacaudal l dde e aguagua a quque e flfluuye ye a a ttrravéavés s de de uunna a ttuuberíbería a de de PPVVC C ((k k == 0.
0.000015 15 mmmm) ) desdesde de uun n ttananquque e de de alalmmaceacennamamiientento o hhasastta a uun n ttananquque e flocflocuulladorador.. La
La ttuuberíbería a ttiienene e uunna a llonongigittuud d dde e 434300m m y y uun n ddiiámámetetrro o dde e 202000mmmm. . La La didiffererenenciciaa d
de e elelevacievación ón enenttrre e llos os ttananquques es es es dde e 3377..22mm. . La La ttuubbereríía ta tiienene e accesoraccesoriios os ququee p
prrododuucen cen uun n coeficicoeficienentte e glglobobal al de de pérpérddiiddas as menmenorores es de de 7.7.99..
2
2..22..--RResuesuelelva va el el PPrrobobllemema a 22..1 1 si si lla a llonongigittuud d dde e lla a ttuubbereríía a ddiismsmiinnuuye ye a a 221122m m yy el
el mmatatereriial al se se camcambbiia a a a hhiiererrro o galgalvanvaniizado zado ((k k = = 00..115 5 mmmm)). . El El ddiiámámetetrro o sisiguguee s
siieendo ndo 200m200mmm.. 2
2..33..- - RResuesuelelva va el el PPrrobobllemema a 22..1 1 si si lla a llongiongittuud d dde e lla a ttuubbereríía a aauummenentta a a a 665500m m yy el
el mmatatereriial al se se camcambbiia a a a hhiiererrro o galgalvanvaniizado zado ((k k = = 00..115 5 mmmm)). . El El ddiiámámetetrro o sisiguguee s
siieendo ndo 200m200mmm.. 2
2..44..- - RResuesuelelva va el el PPrrobobllemema a 22..1 1 si si lla a llongiongittuud d dde e lla a ttuubbereríía a aauummenentta a a a 665500m m yy el
el mmatatereriial al se se camcambibia a a a concrconcreteto o ((k = k = 0.0.3 3 mmmm)). . EEl l didiámámeettrro o sisigugue e sisiendendoo 20
200m0mmm..CComompaparre e llos ros resesuullttadados os obtobtenienidos dos con con llos os rresesuullttadados os de de llos os ttrreses p
2.5.-Una tubería de acero de 15cm de diámetro y rugosidad absoluta de 0.3mm conecta un tanque elevado con una piscina. El tanque produce una altura de 12m por encima de la piscina, en donde el flujo sale como un chorro libre,esdecir, presión atmosférica.Lalongitudtotaldelatuberíaesde126m y tiene un coeficiente global de pérdidas menores de 9.6. Calcule el caudal de
agua que fluye por la tubería.
2.6.- Resuelva el problema 2.5 si el fluido es queroseno con las siguientes característicasfísicas:
ρ=804kg/m3
μ=1.92×10−3 Pa. s
v=2.388×10−6m2/s
2.7.- Resuelva el problema 2.5 si el fluido es agua a 80°C con las siguientes característicasfísicas:
ρ=971.8kg/m3
μ=3.54×10−4 Pa. s v=0.364×10−6m2/s
2.8.- A través de una tubería de PVC (k = 0.0015 mm) de 250 mm de diámetro fluye un caudal de 237 l/s. Calcule el factor de fricción f utilizando el método de iteración de un punto. Haga una gráfica del proceso de convergencia.
2.9.- Resuelva el problema 2.8 si la tubería es de hierro fundido con una rugosidad absoluta de 0.26 mm. Compare los resultados de los dos problemas. ¿Qué conclusión puede plantear?
2.10.- A través de una tubería de acero (k = 0.046 mm) de 20cm de diámetro fluye un caudal de 173 l/s. Calcule el factor de fricción f utilizando el método de Newton-Raphson. Haga un gráfica del proceso de convergencia.
2.11.- Resuelva el problema 2.10 si el fluido es gasolina con las siguientes característicasfísicas:
ρ=680kg/m3
μ=2.92×10−4 Pa . s v=4.29×10−7m2/s
Compare los resultados de los dos problemas. ¿Qué conclusión puede plantear?
2.12.- Resuelva el problema 2.10 si el fluido es agua a 80°C con las siguientes característicasfísicas:
ρ=971.8kg/m3
μ=3.54×10−4 Pa. s v=0.364×10−6m2/s
Compare los resultados de los dos problemas. ¿Qué conclusión puede plantear?
2.13.- El sistema de toma de un acueducto municipal incluye una estación de bombeo que envía el agua hacia un tanque desarenador localizado en la cima de una colina. El caudal demandado por la población es de 460 l/s, el cual es bombeado a través de una tubería de acero de 350mm (k = 0.046 mm). La tubería tiene una longitud total de 370m y un coeficiente global de perdidas
menor de 7.4. Calcule la potencia requerida n la bomba si su eficiencia es de 75%
2.14.- Resuelva el Problema 2.13 si la longitud de la tubería aumenta a 1270m. Compare los resultados de los dos problemas. ¿Qué conclusión puede plantear?
2.15.- Resuelva el Problema 2.13 si la diferencia de altura entre el tanque de toma y el desarenador cambia a 48m .Compare los resultados de los dos problemas. ¿Qué conclusión puede plantear?
2.16.-Una tubería de PVC ks=0.0015mm de 100mmy con una longitud de 26.3 m se utiliza para conectar el tanque estabilizador de una planta de tratamiento de agua residuales con el redactor anaeróbico tipo UASB si el caudal de agua que debe tratarse es de 45 l/s ¿Cuál es la diferencia de nivel que debe existir entre las superficies libres de los taques? El coeficiente de nivelquedebeexistirentrelassuperficieslibresdelos tanqueselcoeficiente global de perdidas es menores es 1.8.suponga que la viscosidad cinemática es igual a la del agua limpia a 15°c
2.17.-Suponga que el problema anterior debido a la eficiencia mostrada por la planta de tratamiento se decide duplicar el caudal ¿Cuál es la potencia de la bomba que debe ser colocada en el punto a la tubería si quiere respetar los
niveles antes establecidos? suponga que la bomba tiene una eficiencia de 68%
2.18.-Resuelva el ejemplo 2.3 si la tubería cambia a PVC ks=0.0015mm ¿Qué conclusión puede plantear con respecto al efecto de la rugosidad de la tubería?
2.19.-En la instalación de producción PF4 de occidental de Colombia en el campo de petróleo de caño de limón es necesario evacuar las aguas de producción desde las lagunas de enfriamiento hasta el rio Arauca. El caudal que se necesita mover es de 4.3 m3/s de agua a 30° C para la cual
ρ=996kg/m3
µ =0.799*10-3 Pa.s
ⱱ =0.802*10-6m2/s
La altura disponible es de 4 m y la distancia entre los sitios es de 390 m. Por razones estratégicas se decide colocar tres tuberías de concreto de ks=0.5mm suponga un coeficiente global de 12.3 para cada tubería ¿Cuál es el diámetro de las tuberías? ¿Tienen las tres tuberías el mismo diámetro s? ¿Por qué?
2.20.-Resuelva el problema anterior si la altura disponible de aumento a 22.7m
2.21.-En la figura se muestra el esquema de una planta de generación hidroeléctrica ¿Cuál debe ser el diámetro de una tubería de acero ks =0.046 mm si el caudal es 8520l/s y se espera generar 800kw? La longitud total de la tubería desde el embalse hasta la casa de máquinas, es de 1680m el coeficiente global de perdidas menores causado por los accesorios localizado aguas arriba de la turbina des de 6.8.Dé el diámetro en milímetros.
2.22.-Resuelva el problema anterior si la longitud total de la tubería cambia a 4125m.compare los resultados de los dos problemas.
2.23.-Desde el tanque A hasta el tanque B deben fluir 112l/s si la tubería 1-2 es de PVC ks=0.0015mm y la tubería 2-3 es de hierro fundido asfaltado ks=0.12mm ¿Cuál debe ser el diámetro de la tubería 1-2?utilice los coeficientes menores mostrados.
2.24.-en una bocatoma para el acueducto de un municipio situado al nivel del mar se localiza una bomba de 3m por encima del nivel de la toma y 7m hacia la derecha del rio fuerte. Para que la operación de la bomba sea satisfactoria es necesario que la altura manométrica a s entrada sea al menos -6.5m de agua calcule el menor diámetro comercial galvanizado ks=0.15mm que debe
colocarse .suponga que el coeficiente global se perdidas menores es de 1.3.el caudal es de 190l/s
2.25.-Resuelva el problema anterior si la tubería es de PVC ks=0.0015mm y el coeficiente global de perdidas es de 6.7 ¿Qué conclusiones puede plantear?
2.26.-En una planta de tratamiento de agua para consumo es necesario diseñar una tubería corta que conecta el tanque floculador con el tanque sedimentador .la diferencia de alturas entre estos dos tanques es de 1.2m y el caudal es de 137 l/s .la longitud total de la tubería es de 3.2m y su coeficiente global de perdidas menores es de 2.8 ¿Cuál es el diámetro en hierro galvanizado ks=0.15 mm que debe colocarse?
2.27.-Resuelva el problema anterior si la tubería es de PVC ks = 0.0015 mm con una longitud de 4.8m y un coeficiente global de perdidas menores de 3.5
2.28.-Resuelva el ejemplo 2. Si la caída de presión piezometrica medida cambia a 103.4 m .los demás datos del problema permanecen inalterados
2.29.-En un poliducto de tubería tiene un diámetro 200mm y el material es de acero .a lo largo de una longitud de 1730 se mide una cauda e presión piezometrica de 79.4 cuando el fluido es querosene con las siguientes características
ρ=804kg/m3 µ =1.92*10-3Pa.s
ⱱ=2.388*10-6m2/s
Calcule la rugosidad absoluta de la tubería si en ese tramo el coeficiente global de perdidas menores es de 8.1 y el caudal 69l/s
2.30.-La tubería de descarga del sistema de enfriamiento de una planta de generación termoeléctrica mueve agua con una temperatura de 50°C con las siguientescaracterísticasfísicas:
ρ=988 kg/m3 µ =5.47*10-4Pa.s
ⱱ=0.533*10-6m2/s
La tubería tiene un diámetro de 450mm y el caudal de 630 l/s .en un tramo la tubería es de 60m mide una caída en presión piezometrica de 6.2m y un coeficiente global de perdidas menores de 2.4.calcule la rugosidad absoluta de latubería
