El documento presenta 3 problemas relacionados con la mecánica de fluidos. El primer problema trata sobre el cálculo de la potencia intercambiada entre el aire y una turbina en una máquina. El segundo problema pide determinar la potencia necesaria de una bomba para obtener un caudal específico. El tercer problema solicita calcular el diámetro de una conducción de gas instalada para aumentar la capacidad de transporte.

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)