1. Código FDE 048
GUÍA DE TRABAJO
Versión 03
Tecnología Electromecánica
Fecha 2009-06-09
1. IDENTIFICACIÓN
Asignatura Gestión Energética Guía No. 5
Área Básicas de la Tecnología Nivel 5
Código GEE54 Pensum 11
Correquisito(s) Prerrequisito(s)
Créditos 4 TPS 5 TIS 10 TPT 80 TIT 160
TRABAJO INDEPENDIENTE TRABAJO PRESENCIAL
Trabajo Trabajo Trabajo Trabajo
Teórico Práctico Teórico Práctico
2. IDENTIFICACIÓN
INDICADOR DE
COMPETENCIAS CONTENIDO TEMÁTICO
LOGRO
Realizar balances Mecánica de fluidos: En un sistema de
energéticos para la bombeo específico:
gestión energética en  Conceptos
los SEM’s de los fundamentales.  Calcula el
procesos industriales,  Propiedades balance
teniendo en cuenta los  Fundamentos de energético,
conceptos básicos de Hidrostática utilizando las
energía fluídica,  Energía Fluídica y ecuaciones
térmica y las ecuaciones básicas básicas en flujo
transformaciones en flujo de fluidos de fluidos, y
energéticas de calor. relacionadas. determina
 Principios perdidas
fundamentales en la existentes en el
fricción en flujo de sistema y la
fluidos energía
 Turbomaquinaria entregada al
fluido.
3. RECURSOS REQUERIDOS
– Notas de clase
– Material bibliográfico: Textos descritos en bibliografía, biblioteca, internet
– Docentes y estudiantes
4. PROCEDIMIENTO
COMPRENSIÓN DE CONCEPTOS

2. Código FDE 048
GUÍA DE TRABAJO
Versión 03
Tecnología Electromecánica
Fecha 2009-06-09
1. ¿Por qué los líquidos usualmente se transportan en tuberías circulares?
2. What is the physical significance of the Reynolds number? How is it defined for
(a) flow in a circular pipe of inner diameter D and (b) flow in a rectangular duct
of cross section a x b?
3. Considere a una persona que primero camina en el aire y luego en agua a la
misma velocidad. ¿Para cuál movimiento el número de Reynolds será mayor?
4. ¿Cuál fluido a temperatura ambiente necesita una bomba más grande para
flujo a una velocidad específica en una tubería dada: agua o aceite de motor?
¿Por qué?
5. What is the generally accepted value of the Reynolds number above which the
flow in smooth pipes is turbulent?
6. Consider the flow of air and water in pipes of the same diameter, at the same
temperature, and at the same mean velocity. Which flow is more likely to be
turbulent? Why?
7. ¿Qué es diámetro hidráulico? ¿Cómo se define? ¿A qué es igual para una
tubería circular de diámetro D?
8. ¿Cómo afecta la rugosidad de la superficie a la caída de presión en una tubería
si el flujo es turbulento? ¿Cuál sería su respuesta si el flujo fuera laminar?
PROBLEMAS DE APLICACIÓN - SITUACIONES EN CONTEXTO
9. Water at 10°C (ρ = 999.7 kg/m3 and µ = 1.307 x 10-3 kg/m · s) is flowing
steadily in a 0.20-cm-diameter, 15-m-long pipe at an average velocity of 1.2
m/s. Determine (a) the pressure drop, (b) the head loss, and (c) the pumping
power requirement to overcome this pressure drop. Respuestas: a) 188 kPa;
b) 19.2 m; c) 0.71 W
10. Se tiene agua a 15°C (ρ = 999.1 kg/m3 y µ = 1.138 x 10-3 kg/m · s) que fluye a
una razón de 8 L/s de manera estacionaria en una tubería horizontal de 30 m
de largo y 4 cm de diámetro fabricada de acero inoxidable. Determine: a) la
caída de presión, b) la pérdida de carga y c) la potencia de bombeo necesaria

3. Código FDE 048
GUÍA DE TRABAJO
Versión 03
Tecnología Electromecánica
Fecha 2009-06-09
para superar esta caída de presión. Respuestas: a) 238 kPa; b) 24.3 m; c) 1.9
kW
11. Consider the flow of oil with ρ = 894 kg/m 3 and µ = 2.33 kg/m · s in a 40-cm-
diameter pipeline at an average velocity of 0.5 m/s. A 300-m-long section of the
pipeline passes through the icy waters of a lake. Disregarding the entrance
effects, determine the pumping power required to overcome the pressure
losses and to maintain the flow of oil in the pipe. Respuesta: 4.39 kW
12. Se tiene aire que entra a una sección de 7 m de largo de un ducto rectangular
de 15 cm x 20 cm de sección transversal fabricado de acero comercial a 1 atm
y 35°C a una velocidad promedio de 7 m/s. Sin considerar los efectos de
entrada, determine la potencia de ventilador necesaria para superar las
pérdidas de presión en esta sección del ducto. Respuesta: 4.9 W
13. Water at 60°F passes through 0.75-in-internal-diameter copper tubes at a rate
of 1.2 lbm/s. Determine the pumping power per ft of pipe length required to
maintain this flow at the specified rate. Respuesta: 0.37 kW (por pie de
longitud)
14. Se tiene glicerina a 40°C con ρ = 1252 kg/m3 y µ = 0.27 kg/m.s que fluye a
través de una tubería horizontal lisa de 5 cm de diámetro, con una velocidad
promedio de 3.5 m/s. Determine la caída de presión a lo largo de 10 m de la
tubería. Respuesta: 121 kPa
15. Se tiene amoniaco líquido a -20°C que fluye a través de una sección de 30 m
de largo de un tubo de cobre de 5 mm de diámetro a una razón de 0.15 kg/s.
Determine la caída de presión, la pérdida de carga y la potencia de bombeo
necesaria para superar las pérdidas de fricción en el tubo. Respuestas: 4792
kPa; 734 m; 1.08 kW

4. Código FDE 048
GUÍA DE TRABAJO
Versión 03
Tecnología Electromecánica
Fecha 2009-06-09
16. En una instalación, debe transportarse aceite SAE 10 (GE = 0.89) por una
tubería de acero de 3 pulg, cédula 40, a razón de 850 L/min. La operación
eficiente de cierto proceso requiere que el número de Reynolds del flujo sea de
aproximadamente 5 x 104. ¿A qué temperatura debe calentarse el aceite para
que cumpla con lo anterior? Respuesta: 100°C
17. Por una tubería de acero de 1 pulg, cédula 80, fluye petróleo crudo 60 m hacia
abajo en forma vertical, a una velocidad de 0.64 m/s. El petróleo tiene una
gravedad específica de 0.86 y está a 0°C. Calcule la diferencia de presión
entre las partes superior e inferior de la tubería. Respuesta: -471 kPa
18. A través de un tubo de cobre de ½ pulg tipo K fluye agua a 75°C a razón de
12.9 L/min. Calcule la diferencia de presión entre dos puntos separados 45 m,
si el tubo está en posición horizontal. Respuesta: 62 kPa
19. Una tubería de acero de 3 pulg, cédula 40, tiene 5000 pies de longitud y
conduce un aceite lubricante entre dos puntos A y B, de modo que el número
de Reynolds es 800. El punto B está 20 pies más arriba que el A. El aceite
tiene una gravedad específica de 0.90 y viscosidad dinámica de 4 x 10 -4 lb-
s/pie2. Si la presión en A es de 50 psig, calcule la presión en B. Respuesta:
37.3 psig
20. Como prueba para determinar la rugosidad de la pared de una instalación de
tubería, se bombea agua a 10°C a razón de 225 L/min. La tubería es de acero
comercial estándar de 1 1/2 pulg con espesor de pared de 0.083 pulg. Las
lecturas de dos medidores de presión a 30 m de distancia uno de otro en un
tramo horizontal de la tubería son de 1035 kPa y 669 kPa. Determine la
rugosidad de la pared de la tubería. Respuesta: 6.16 x 10-4 m
21. Desde un tanque de almacenamiento fluye agua a 80°F a través de 550 pies
de tubería de acero de 6 pulg, cédula 40, como se observa en la figura. Si se
toma en cuenta la pérdida de energía debido a la fricción, calcule la altura h
que se requiere sobre la entrada de la tubería con el fin de producir un flujo
volumétrico de 2.50 pies3/s. Respuesta: 45.7 pie

5. Código FDE 048
GUÍA DE TRABAJO
Versión 03
Tecnología Electromecánica
Fecha 2009-06-09
22. La figura muestra una parte de un sistema de protección contra incendios
donde una bomba impulsa agua a 60°F desde un depósito y la lleva al punto B
a razón de 1500 gal/min.
a) Calcule la altura h que se requiere para el nivel del agua en el tanque, con
el fin de mantener una presión de 5.0 psig en el punto A. Respuesta: 12.6
pie
b) Si suponemos que la presión en A es de 5.0 psig, calcule la potencia que
transmite la bomba al agua con objeto de conservar una presión de 85 psig
en el punto B. Incluya la pérdida de energía debido a la fricción, pero ignore
las demás. Respuesta: 113.23 hp
23. Una bomba sumergible de pozo profundo mueve 745 gal/h de agua a 60°F, a
través de una tubería de acero de 1 pulg, cédula 40, cuando opera en el
sistema de la figura. Si la longitud total de la tubería es de 140 pies, calcule la
potencia que la bomba transmite al agua. Respuesta: 0.713 hp

6. Código FDE 048
GUÍA DE TRABAJO
Versión 03
Tecnología Electromecánica
Fecha 2009-06-09
24. En una granja se transporta agua a 60°F, desde un tanque de almacenamiento
presurizado hasta un bebedero para animales, por medio de una tubería de
300 pies de longitud, de 1 ½ pulg, cédula 40, como se ilustra en la figura.
Calcule la presión de aire que se requiere sobre el agua del tanque con el fin
de producir un flujo de 75 gal/min. Respuesta: 46.9 psi
25. La figura muestra un sistema de distribución de fertilizante líquido de pasto.
Para operar con eficacia, la boquilla en el extremo de la manguera requiere
140 kPa de presión. La manguera es de plástico liso y tiene un diámetro
interior de 25 mm. La solución del fertilizante tiene una gravedad específica de
1.10 y viscosidad dinámica de 2.0 x 10-3 Pa.s. Si la longitud de la manguera es
de 85 m, determine a) la potencia que transmite la bomba a la solución y b) la
presión en la salida de la bomba. Ignore la pérdida de energía en el lado de
toma de la bomba. El flujo volumétrico es de 95 L/min. Respuestas: a) 1 kW;
b) 640 kPa

7. Código FDE 048
GUÍA DE TRABAJO
Versión 03
Tecnología Electromecánica
Fecha 2009-06-09
26. Desde el depósito de la figura y por el tubo que se aprecia, fluye agua a 10°C,
a razón de 900 L/min. Calcule la presión en el punto B; tome en cuenta la
pérdida de energía debido a la fricción, pero ignore las demás. Respuesta:
89.9 kPa
5. BIBLIOGRAFÍA
CENGEL, Yunus y CIMBALA, John. Mecánica de Fluidos. Fundamentos y
Aplicaciones. 1 ed. México: McGraw – Hill. 2007, 956 p.
MOTT, Robert L. Mecánica de Fluidos. 6 ed. México: Pearson. Prentice Hall. 2006,
626 p.
MUNSON, Bruce et al. Fundamentos de Mecánica de Fluidos. México: Limusa-
Wiley. 2002, 867 p.
FOX, Robert y MACDONALD, Alan T. Introducción a la Mecánica de Fluidos. 2 ed.
Bogotá: McGraw-Hill. 1993, 750 p.

8. Código FDE 048
GUÍA DE TRABAJO
Versión 03
Tecnología Electromecánica
Fecha 2009-06-09
STREETER, Victor et al. Mecánica de Fluidos. 9 ed. Bogotá: McGraw-Hill. 1999,
740 p.
WHITE, Frank M. Mecánica de Fluidos. 5 ed. Madrid: McGraw-Hill. 2004, 833 p.
SHAMES, Irving H. Mecánica de Fluidos. 3 ed. Bogotá: McGraw-Hill. 1992, 825 p
DIRECCIONES ELECTRÓNICAS
Ingrese a las direcciones:
www.piping-toolbox.com/6_307.html
http://turnbull.mcs.st-and.ac.uk/history/
www.carf-engineering.com (Calculadora para la caída de presión con ayuda
visual para mostrar flujo laminar y turbulento)
http://efluids.com/
http://members.tripod.com/~IgorIvanov/physics/fluid-static.html (tiene
programa para calcular propiedades de un fluido a una temperatura dada)
http://members.tripod.com/~IgorIvanov/physics/fluid-dynamics.html
http://www.efunda.com/formulae/fluids/overview.cfm
http://www.geocities.com/Eureka/Concourse/3075/channelcalc.html
(programa para calcular flujo en canales abiertos)
http://highered.mcgraw-
hill.com/webintegration/WebIntegrationServlet?call=InstructorHomeWeble
t&external=1&next=sitesubscription/registration/InstructorHome.vm&isbn
=0072472367&chrome=/sites/0072472367/chrome.vm&goto_url=/sites/007
2472367/student_view0/ (centro de ayudas online del libro de mecánica de
fluidos de Cengel)
para profundizar sobre algunos conceptos de la mecánica de fluidos.
Elaborado por: Gustavo Patiño Jaramillo
Sandra Ruth Ochoa Gómez
Versión: 1.1
Fecha: Febrero 2010
Aprobado por: Francisco Gómez