Solución Examen Final De Mecanica De Fluidos 27 De Julio 2020 (1)

UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL EXAMEN FINAL DE MECANICA DE FLUIDOS

Nombre y Apellido:……………………………………………………………Filial:………………………………Fecha:………………………… 1. En una casa entra agua por un tubo con diámetro interior de 2.0 cm a una presión absoluta de 4𝑥105 Pa (unas 4 atm). Un tubo de 1.0 cm de diámetro va al cuarto de baño del segundo piso, 5.0 m más arriba (figura 1). La rapidez de flujo en el tubo de entrada es de 1.5 m/s. Calcule la rapidez de flujo, la presión expresada en atm y 𝑙𝑏/𝑝𝑢𝑙 2 y la tasa de flujo de volumen en el cuarto de baño en litros/s.

2.

Un tanque elevado de altura h = 32 m y diámetro D = 3.0 m abastece de agua a una casa (Figura 2). Una tubería horizontal en la base del tanque tiene un diámetro d = 2.54 cm (1 pulg., típico de las tuberías de abastecimiento doméstico en Estados Unidos). Para satisfacer las necesidades del hogar, la tubería de abastecimiento debe ser capaz de sustituir agua a razón de R = 0.0025 m3/s (alrededor de 2/3 de galón por segundo). (a) Si el agua estuviese fluyendo a la cantidad máxima, ¿cuál sería la presión en (Pa y lib/pulg2) en la tubería horizontal? (b) Una tubería más pequeña, de diámetro d' = 1.27 cm (= 0.5pulg.) abastece al segundo piso de la casa, a una distancia de 7.2 m sobre el nivel del suelo. ¿Cuáles son la velocidad del flujo y la presión en (Pa y lib/pulg2) del agua en esta tubería? Desprecie la viscosidad del agua.

Solución a) b)

Solución a) Aplicamos la ecuación de Bemoulli a lo largo de la línea de flujo ABC mostrada en la figura 2. En los puntos A y B tenemos

𝒑𝟐 = 𝟑, 𝟑𝟒𝒙𝟏𝟎𝟓 𝑷𝒂𝒙

𝟗,𝟖𝟔𝟗𝟐𝒙𝟏𝟎−𝟔 𝒂𝒕𝒎 𝟏𝑷𝒂

𝒑𝟐 = 𝟑, 𝟑𝟒𝒙𝟏𝟎𝟓 𝑷𝒂𝒙

= 𝟑𝟐, 𝟗𝟔𝟑𝟏𝒙𝟏𝟎−𝟏𝟎 𝒂𝒕𝒎 = 𝟑, 𝟐𝟗𝟔𝟑𝒂𝒕𝒎 Reapuesta

𝟎,𝟎𝟐𝟎𝟖𝟗 𝟏𝑷𝒂

𝒍𝒊𝒃 𝒑𝒊𝒆𝟐

= 𝟔𝟗𝟕𝟕, 𝟐𝟔

𝒍𝒊𝒃 𝒑𝒊𝒆𝟐

= 𝟔, 𝟗𝟖𝒙𝟏𝟎𝟑

𝒍𝒊𝒃 𝒑𝒊𝒆𝟐

Respuesta

c)

Respuesta

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Escriba la ecuación para la posición vertical de un elemento de agua, modelada como partícula bajo aceleración constante:

Respuesta 𝟎, 𝟎𝟐𝟎𝟖𝟗 𝑷𝑩 = 𝟒, 𝟎𝟑𝒙𝟏𝟎𝟓 𝑷𝒂𝒙

b)

𝒍𝒊𝒃 𝒑𝒊𝒆𝟐

𝟏𝑷𝒂

= 𝟖 𝟒𝟏𝟖, 𝟔𝟕

𝒍𝒊𝒃 = 𝟒, 𝟒𝟐𝒙𝟏𝟎𝟑 𝒍𝒊𝒃/𝒑𝒊𝒆𝟐 𝒑𝒊𝒆𝟐

Si la tubería más angosta al segundo piso ha de tener la misma cantidad de flujo R, la velocidad en C debe ser

4. El medidor Venturi de la figura 4 conduce agua. La densidad del fluido manométrico es 11 veces más que la del agua. El área del tubo grueso donde su velocidad de 0,2 m/s es 4 veces más del tubo delgado. Calcule ∆ℎ. De la figura.

Respuesta 𝟎, 𝟎𝟐𝟎𝟖𝟗 𝑷𝑪 = 𝟏, 𝟒𝟗𝒙𝟏𝟎𝟓 𝑷𝒂𝒙

3.

𝟏𝑷𝒂

𝒍𝒊𝒃 𝒑𝒊𝒆𝟐

= 𝟑𝟏𝟏𝟐, 𝟔𝟏

𝒍𝒃 = 𝟑, 𝟏𝒙𝟏𝟎𝟑 𝒍𝒊𝒃/𝒑𝒊𝒆𝟐 𝒑𝒊𝒔𝟐

Un jardinero usa una manguera de 2.50 cm de diámetro para llenar una cubeta de 30.0 L. El jardinero nota que tarda 1.00 min para llenar la cubeta. Luego acopla una boquilla con una abertura de 0.500 cm2 de área de sección transversal. La boquilla se sostiene de tal modo que el agua se proyecta horizontalmente desde un punto a 1.00 m sobre el suelo. ¿Sobre qué distancia horizontal se puede proyectar el agua?

Solución

Solución

De otro lado, en la Fig., los puntos A y B están a la misma presión, esto es:

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𝒉𝑨 =

𝟏𝟒𝟎𝒌𝑵/𝒎𝟐 + 𝟏𝟐𝒎 + 𝟎, 𝟓𝟑𝒎 + 𝟑𝟕, 𝟖𝟔𝒎 = 𝟔𝟑, 𝟑𝟕 (𝟏. 𝟏)(𝟗, 𝟖𝟏𝒌𝑵/𝒎𝟑

𝟗𝟓 𝑷𝑨 = 𝒉𝑨 𝜸𝑸 = (𝟔𝟑, 𝟑𝟕𝒎)(𝟏, 𝟏)(𝟗, 𝟖𝟏 𝒌𝑵/𝒎𝟐 ) ( ) 𝒎𝟑 /𝒔 𝟔𝟎𝟎𝟎𝟎 ∆𝒉 = 𝟑, 𝟏𝒎𝒎

Respuesta

𝑷𝑨 (𝒑𝒐𝒕𝒆𝒏𝒄𝒊𝒂) = 𝟏, 𝟎𝟖𝟑 5.

5.

𝒌𝑵.𝒎 𝒔

= 𝟏, 𝟎𝟖𝟑𝒌𝑾 = 𝟏 𝟎𝟖𝟑 𝒘

Respuesta

𝒑𝟑 (𝒑𝒓𝒆𝒔𝒊ó𝒏) = 𝟏𝟒𝟎𝒌𝑷𝒂 + (𝟏, 𝟏) (𝟗, 𝟖𝟏

𝒌𝑵 ) [𝟏𝟑, 𝟓𝒎 + 𝟑𝟕, 𝟖𝟔𝒎] 𝒎𝟑

𝒑𝟑 = 𝟔𝟗𝟒, 𝟐𝟑𝒙𝟏𝟎𝟑 𝑷𝒂 = 𝟔𝟗𝟒, 𝟐𝟑𝒌𝑷𝒂

Respuesta

m

15 m 1,5m

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