4.23. El rociador mostrado en la siguiente figura suministra agua que es cargada tangencialmente desde los chiflones, en los extremos opuestos de un brazo cuya longitud es de 2R=.!m y gira alrededor de su centro. "a #elocidad #elocidad relati#a de la descarga $ en el chifl%n es de m&seg y di'metro de cada chifl%n de !.(3mm a) *alcular *alcular el par motor producido producido cuando cuando el el brazo es es estacionario estacionario y la magnitud de la fuerza +, +, necesaria para mantener esta condici%n. b) Encontrar Encontrar una una relaci%n relaci%n para para el trabao realizado realizado por segundo segundo y la eficiencia eficiencia del dispositi#o cuando se permite que el brazo gire con #elocidad perif-rica u. c) i la #elocidad #elocidad relati#a de descarga descarga del chifl%n chifl%n se mantiene en m&seg, m&seg, calcular el #alor de u para desarrollar la potencia m'xima/ as0 como determinar el trabao realizado por segundo y, adem's, la eficiencia bao etas condiciones.
(.(.1 Resuel#e los siguientes incisos. a) b) c) d)
Explique Explique los principios principios b'sicos b'sicos en en el an'lisis an'lisis del fluo de l0quidos. l0quidos. En ququ- consisten consisten los m-tod m-todos os experime experimenta ntales les Explique Explique el concepto concepto y utilizaci%n utilizaci%n de #olumen de control control *%mo se se relaciona relaciona el #olumen #olumen de control con el fluo fluo unidimensional unidimensional
3.1 etermine la componente $ 5 de la #elocidad 6con la diferencia de una constante aditi#a) para los siguientes fluos dimensionales e incompresibles7 indicar cuales son irrotacionales.
a)$8= 82 d) $8= x&82 9
b) #x= x 9 xy e)#x= 1y&x2 9 y2
c)#x= x2 9 x f)#x= 2x
4.1: ;n fluido compresible fluye de tal manera que el #ector de #elocidad, en cada punto, es proporcional a su #ector de posici%n r respecto del origen del sistema coordenado 6#=
4.1 >or el interior de un gran conducto circular de !.3m de di'metro fluye agua con #elocidades que siguen la distribuci%n se?alada en la figura, seg@n la ley #= !.!22: A r 2 en 6m&seg). eterminar la #elocidad media con la que el agua sale por las tuber0as de !.:m de di'metro.
4.B1 *alcular de manera exacta, los #alores de en el problema 4..
B
para los dos casos presentados
4.((.1 ;n chorro de agua es descargado por un chifl%n, de 2.:cm de di'metro, en direcci%n #ertical y ascendente7 suponemos que el chorro permanece circular y que se desprecian las p-rdidas de energ0a durante el ascenso. a) *alcular el di'metro del chorro, en un punto 4.!m sobre la boquilla del chifl%n, si la #elocidad del agua al salir es de (2m&seg 6considerar que el coeficiente de coriolis a=()
b) eterminar la presi%n que debe de leerse en el man%metro M, si el di'metro en la tuber0a es de !.(!m y el desni#el 6z ( 1 z !) es de !.4!m.*onsidere despreciable la perdida de energ0a entre las secciones ! y (. c) i el chorro forma con la horizontal un 'ngulo de 4: o y se desprecia la fricci%n con el aire, determinar la altura m'xima que alcanzara y la magnitud de la #elocidad en ese punto.
4.(3.1 En el sif%n mostrado en la figura calcular, la #elocidad del agua, el gasto y la presi%n en la secci%n C, en el supuesto de que las p-rdidas fuesen despreciable
4.(:.1 i la bomba de la figura desarrolla :*$ sobre el fluo, *u'l es el gasto
4.(.1 "a #elocidad en el punto D, de la figura, es de (m&seg. *u'l es la presi%n en el punto C, si se desprecia la fricci%n
4.(B.1 ;n aceite fluye por el tubo circular de !.2!m de di'metro, que se muestra en la figura7 el fluo es permanente y el gasto es de !
4.2(.1 ;na turbina genera !! *$ cuando el gasto del agua es de !.! m 3&seg, suponiendo una eficiencia de F calcular la carga neta que act@a sobre la turbina.
4.23.1 ;na bomba de fluo axial ele#a el gua desde un canal y la descarga hacia una sana de riego cuyo ni#el se encuentra a (.:m sobre el ni#el del canal tal como se muestra en la figura. i el gasto requerido es de 3.:m 3&min, y la eficiencia de la bomba es del :F, determinar la potencia aproximada que requiere el motor.
4.2:.1 El agua de un gran deposito, como se muestra en la figura, tienen su superficie :m arriba del tubo de salida. eg@n se muestra el agua es bombeada y expulsada en forma de chorro libre mediante una boquilla. >ara los datos proporcionados7 *u'l es la potencia en caballos de #apor requerida por la bomba
4.2.1 espreciando la fricci%n de la tuber0a mostrada en la figura calcular la potencia 6caballos de #apor) desarrollada en la tuber0a G, por el agua procedente de una tuber0a a 3
4.2B.1 El agua entra a un difusor c%nico como en el problema , con una #elocidad $(=(2.2!m&seg. El difusor cambia de una di'metro (=!.(:m a una di'metro 2=!.3!m, en una longitud de (.4!m7 el incremento de presi%n medida es de !.(p$(2&2.uponiendo que la presi%n a la entrada del difusor es de (.:
4.3(.1 *alcular la fuerza que produce el fluo de agua sobre la cur#a y la boquilla del chifl%n, mostrados en la figura7 el agua abandona la boquilla como un chorro libre. El l #olumen interior del conunto est' contenido en el plano horizontal.
4.33.1 El agua entra en una tuber0a desde un recipiente de grandes dimensiones y despu-s de abandonarla incide sobre un alabe deflector que des#0a el agua a B! o, seg@n se muestra en la figura. i sobre el alabe deflector se desarrolla un empue horizontal de (!!
4.3:.1 "a superficie fia mostrada en la figura, di#ide el chorro de agua, de tal manera que !.2:m 3&seg fluye en ambas direcciones. >ara una #elocidad inicial del chorro, de (4 m&seg, encontrar las componentes + x y +y de la fuerza requerida para conser#ar la superficie en equilibrio7 desprecie para ello la resistencia de fricci%n.
4.3.1 ;na tuber0a horizontal de m de di'metro tiene un codo reductor que conduce el agua a una tuber0a de 4m de di'metro, unida a 4: o de la anterior. "a presi%n a la entrada del codo es de (!
4.3B.1 En la figura se tiene un distribuidor de gasto7 obtenga una ecuaci%n que relacione H2&H( *IJ !. Ddem's calcular la fuerza + que obra sobre la placa si H es el !F de H. El conducto es cuadrado, de lado C.
2
4.4(.1 "a tuber0a mostrada cambia su di'metro de (=(.:!m a 2=(m y conduce un gasto de agua H=(.m 3&seg, siendo la presi%n p=4
4.43.1 ;na turbina hidr'ulica descarga el agua al canal de desfogue a tra#-s de un tubo de succi%n que tiene la forma de un tronco de cono, del cual se inicia con un di'metro d= (m y termina con =2m7 siendo su longitud "=4m. El gasto descargado por la maquina es H= :.:m 3&seg7 el desni#el K=3m. "a perdida de energ0a en el difusor se puede calcular de la ecuaci%n h= L!.2: 6# (1#2)2M&2g *alcular la fuerza din'mica producida sobre el difusor/
4.4:.1 En la bifurcaci%n, mostrada en la figura, =(.2m7 d=!.:m7 el angilo!=4: !7 y la presi%n p=:!
4.4.1 En el cambio de direcci%n mostrado, d= 2!!mm, r= !!mm y el gasto H=(2:lt&seg, siendo p=2
4.4B.1 ;n t@nel para agua tiene una secci%n cuadrada de !.3!m por o.3!m y opera lleno, e realiz% una prueba de fluo, con un cilindro 6como se muestra en la figura) con la misma longitud que el ancho del t@nel encontrado que hay una diferencia de las cargas de Lpresi%n7 de !.2m de agua entre las secciones ( y 27 adem's, se determin% que la presi%n es uniforme a tra#-s de cada una de ellas. En la secci%n ( hay una #elocidad uniforme de 3.!: m&seg y en la secci%n 2 la distribuci%n de #elocidades es como se muestra gr'ficamente en la figura. Encontrar, por m-todos gr'ficos, los coeficientes a y C en la secci%n 2 y la fuerza de arrastre sobre el cilindro.