EJERCICIOS DE PÉRDIDAS FÍSICA DE FLUIDOS - fisica-2

EJERCICIOS DE PÉRDIDAS FÍSICA DE FLUIDOS - fisica-2

INGENIERÍA EN AGROINDUSTRIAS - IPLA
EJERCICIOS DE PÉRDIDAS
FÍSICA DE FLUIDOS
Pregunta 1:
Por una tubería horizontal de polietileno de 20 mm de diámetro, circula agua con una
velocidad de 3 m/s. Posteriormente, hay un angostamiento de 10 mm de diámetro.
a) Calcular el caudal en m3/s.
b) Calcular la velocidad en la sección de 10 mm, en m/s.
c) Calcular la diferencia de altura total (en m) entre los puntos 1 y 2 ubicados
según la figura. ¿Qué le llama la atención de resultado?.
Datos:
Angostamiento: k = 0,25
Fricción:
C = 120
Solución:
a) Calculamos las áreas de las secciones 1 y 2:
A = ∏ x r2
r1 = 0,01 m
r2 = 0,005 m
A1 = 0,000314 m2
A2 = 0,0000785 m2
Como Q = vxA,
Q = 3 m/s x 0,000314 m2
Q = 0,000942 m3/s
b) Para calcular la velocidad en la sección 2 aplicamos simplemente continuidad
v1xA1 = v2xA2
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v1xA1 = v2
A2
v2 = 3 m/s x 0,000314 m2
0,0000785 m2
v2 = 12 m/s
c) La diferencia de altura total es simplemente la pérdida de carga total entre los
puntos 1 y 2:
· Pérdida singular: Λs = Kx(v2/2g)
Λs = 0,25x(32/2x10)
(unidades en MKS)
Λs = 0,1125 m
· Pérdida friccional: Λf = 10,67xQ1,85/(C1,85xD4,86)
Como hay dos tramos de tubería con distinta sección, se sumarán las pérdidas para
cada tramo:
Tramo 1:
Λf = 10,67x0,0009421,85/(1201,85x0,024,86)
(unidades en MKS)
Λf1 = 0,69 m
Tramo 2:
Λf = 10,67x0,0009421,85/(1201,85x0,014,86)
(unidades en MKS)
Λf2 = 20,12 m
Pérdida friccional total:
Λf = Λf1 + Λf2 = 0,69 m + 20,12 m
Λf =20,81 m
Pérdida total entre puntos 1 y 2:
Λs + Λf = 0,1125 m + 2,2275 m
ΛT =20,92 m
Llama la atención el gran aumento de la pérdida friccional al pasar de un
diámetro de 20 mm a uno de 10 mm (casi un 3.000 %). Esto sugiere que
pueden haber otras ecuaciones más precisas para casos como éste.
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Ejercicios Propuestos:
Pregunta 2:
a) Determinar la pérdida de carga friccional en una tubería de 55 metros de largo
de acero de 85 mm de diámetro interior, en la cual se transportan 12 lt/seg.
Use fórmula de Hazen-Williams.
b) Determinar la pérdida de carga singular en la misma tubería si ésta tiene
además un codo de 45º.
c) Si la altura de presión es de 4 m y la cota es de 8 m, determine la altura total
del flujo al final del tramo de 55 m.
R:
a) 2,74 m
b) 0,09 m
c) 9,39 m
Pregunta 3:
a) Determinar la pérdida de carga friccional en una tubería de 43 metros de largo
de PVC de 110 mm de diámetro interior, en la cual se transportan 0,02 m3/seg.
Use fórmula de Hazen-Williams.
b) Determinar la pérdida de carga singular en la misma tubería si ésta tiene
además un codo de 90º.
c) Si la altura de presión es de 2 m y la cota es de 15 m, determine la altura total
del flujo al final del tramo de 43 m.
R:
a) 1,39 m
b) 0,2 m
c) 15,64 m
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