examen sobre tuberias

1. EXÁMEN FINAL DE MECÁNICA DE FLUIDOS
(INGENIERÍA QUÍMICA) 31-1-2005
Nombre:_________________________________________________________DNI______________
Parte correspondiente al primer parcial
Tema a desarrollar: Explicación y deducción de la ecuación diferencial de la energía para una
partícula fluida.
Problema 1. Una máquina toma aire, en régimen estacionario, a través de las secciones 1 y 2 y lo
descarga por la sección 3. Las propiedades en cada sección son las que se indican en la tabla adjunta.
La máquina está aislada térmicamente del exterior (Q = 0). Se pide: la potencia total intercambiada
entre el aire y la turbina que hay en el interior de la máquina, explicando su signo. Suponer que el aire
es un gas perfecto: R=8,314 J/mol/ºK; M= 29 g/mol, cp=1,1 kJ/kg/ºK
Sección Área
(m2
)
Caudal
(m3
/s)
Temperatura
(ºC)
Presión
(MPa)
Altura
(m)
1 0,06 1,5 20 0,35 0,0
2 0,08 2,0 25 0,25 0,0
3 0,10 ¿? 60 0,10 10,0
Problema 2. Determine la potencia necesaria de la bomba en kW para obtener un caudal de 0,3 m3
/s
con una presión absoluta en el punto A de 0,25 MPa.
Las longitudes y los diámetros de las tuberías se muestran en la figura, suponga que en el tramo de
tubería L1 hay una tensión de fricción entre el líquido y las paredes de 30 N/m2
y que la pérdida de
carga en el tramo de tubería L2 es equivalente a 0,04x(v2
2
/2g).

2. EXÁMEN FINAL DE MECÁNICA DE FLUIDOS
(INGENIERÍA QUÍMICA) 31-1-2005
Nombre:_______________________________________________________DNI______________
Parte correspondiente al segundo parcial
Tema a desarrollar: Pérdidas de carga primarias y secundarias en tuberías.
Problema 1.- Una tubería de fundición corriente nueva, de 2 km de longitud se utiliza para transportar
aceite de densidad relativa 0,9 y viscosidad cinemática 10-5
m2
/s de un depósito a otro. La diferencia
de cotas entre las superficies libres de los dos depósitos es de 50 m.
a) ¿Qué diámetro debe tener la tubería si se desea transportar un caudal de 1 m3
/s con una
tolerancia del 20%?
b) Con el diámetro escogido en el apartado anterior, se quiere ajustar el caudal a 1 m3
/s
colocando una válvula de retención de charnela, ¿qué ángulo debe darse a la válvula?
Diámetros comerciales (en cm) para la tubería de fundición corriente nueva: 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50,
60, 70, 80, 90, 100, 120.
Problema 2.- Hallar el caudal que circula por la red de tuberías en serie representada en la figura. El
fluido es agua a 17ºC (densidad = 998,7 kg/m3
; viscosidad cinemática = 1,1x10-6
m2
/s). Las tuberías 1
y 3 son idénticas, de acero laminado nuevo, longitud 30 m y diámetro 0,4 m. La tubería 2 es de acero
asfaltado, longitud de 20 m y diámetro 0,2 m. Se sabe, además, que:
A: salida suave de un depósito (r/D=0)
B: contracción brusca (α=180º)
C: ensanchamiento suave (α=10º)
D: ensanchamiento brusco (α=180º)
Problema 3.- Una compañía de gas dispone de una conducción de 0,15 m de diámetro interno para
transportar gas natural a sus clientes. Para atender una demanda mayor instaló otra conducción en
paralelo con la anterior y de idéntica longitud. Resultó que el 70% del gas circulaba por la primitiva
conducción de 0,15 m de diámetro y el 30% restante lo hacía por la conducción recién instalada. Si el
caudal másico total transportado es de 1350 kg/h a una presión inicial de 230 kPa y con una presión de
salida de 106 kPa, calcular el diámetro de la nueva conducción.
Masa molecular media del gas natural: 24 g/mol
Temperatura media en el gas: 294 K
Viscosidad dinámica media del gas: 1,6x10-5
kg/(m s)
Rugosidad de los conductos: 4,572 x10-2
mm
(nota: deben resolver el problema por tanteo)