Ecuación general de la energía.

1.- Por el tubo de la figura fluye agua a 40 °F hacia abajo. En el punto A la velocidad es de 10 pies/s y la presión es de 60 psig. La pérdida de energía entre los puntos A y B es de 25 lb-pie/lb. Calcule la presión en el punto B.

Mott 7.2

2.- Encuentre el flujo volumétrico del agua que sale del tanque de la figura. El tanque está sellado y y hay una presión de 140 kPa sobre el agua. Conforme el líquido fluye por la aberturaocurre una pérdida de 2.0 N-m/N.

Mott 7.3

3.- Una tubería de acero de 6 pulg cédula 40 descarga 0.085 m3/s de agua desde un depósito abierto a la atmósfera, como se muestra en la figura. Calcule la pérdida de energía en la tubería.

Mott 7.4

4.- En la figura se muestra un arreglo para determinar la pérdida de energía debida a cierto elemento de un aparato. La entrada es por una tubería de 2 pulg cédula 40 y la salida por otra de 4 pulg cédula 40. Calcule la pérdida de energía entre los puntos A y B, si el agua fluye hacia arriba a 0.20 pie3/s. El fluido manométrico es mercurio (sg = 13.54).

Mott 7.5

5.- En la figura se aprecia un arreglo de prueba para determinar la pérdida de energía conforme circula agua a través de una válvula. Calcule la pérdida de energía si fluyen 0.10 pie3/s de líquido a 40 °F. Asimismo, calcule el coeficiente de resistencia K si la pérdida de energía se expresa como K(v2/2g).

Mott 7.6

6.- El arreglo mostrado en la figura se utiliza para medir la pérdida de energía en una válvula. La velocidad del flujo de aceite es de 1.2 m/s. calcule el valor de K si la pérdida de energía se expresa como K(v2/2g).

Mott 7.7

7.- (a) Se emplea una bomba para transferir agua de un tanque abierto hacia otro que tiene aire a 500 kPa sobre el agua, tal como se ve en la figura. Si se bombea 2250 L/min, calcule la potencia que la bomba transmite al agua. Suponga que el nivel de la superficie de cada tanque es el mismo. (b) Si el tanque del lado izquierdo también estuviera sellado y hubiera una presión de aire sobre el agua de 68 kPa, calcule la potencia que tendría la bomba.

Mott 7.8

8.- Una bomba sumergible de pozo profundo envía 745 gal/h de agua por una tubería de 1 pulg cédula 40, cuando opera en el sistema de la figura. En el sistema de tubería existe una pérdida de energía de 10.5 lb-pie/lb. (a) Calcule la potencia que la bomba transmite al agua. (b) Si la bomba consume 1 HP, calcule su eficiencia.

Mott 7.11

9.- En una prueba de bombeo, la presión de succión en la entrada de la bomba es de 30 kPa por debajo de la presión atmosférica. La presión de descarga en un punto que está a 750 mm por arriba de la entrada es de 520 kPa. Ambas tuberías tienen 75 mm de diámetro. Si el flujo volumétrico del agua es de 75 L/min, calcule la potencia que la bomba transmite al agua.

10.- La bomba de la figura transmite aceite hidráulico, cyua gravedad específica es de 0.85, a razón de 75 L/min. La presión en A es de -20 kPa, y en B es de 275 kPa; la pérdida de energía en el sistema es 2.5 veces la carga de velocidad en la tubería de descarga. Calcule la potencia que la bomba transmite al aceite.

Mott 7.13

11.- La bomba de la figura envía agua del almacenamiento inferior al superior, a razón de 2.0 pie3/s. La pérdida de energía entre la tubería de succión y la entrada de la bomba es de 6 lb-pie/lb, y la que hay entre la salida de la bomba y el depósito superior es de 12 lb-pie/lb. Ambas tuberías son de acero de 6 pulg cédula 40. Calcule (a) la presión en la entrada de la bomba, (b) la presión en la salida de la bomba, (c) la carga total sobre la bomba y (d) la potencia que transmite la bomba al agua.

Mott 7.14

12.- En la figura se muestra una bomba que envía 840 L/min de petróleo crudo (sg = 0.85), desde un tanque de almacenamiento subterráneo a la primera etapa de un sistema de procesamiento. (a) Si la pérdida total de energía en el sistema es de 4.2 N-m/N de aceite que fluye, calcule la potencia que transmite la bomba. (b) Si la pérdida de energía en las tuberías de succión es de 1.4 N-m/N de aceite que fluye, calcule a presión en la entrada de la bomba.

Mott 7.16

13.- En la figura se muestra una bomba pequeña en una lavadora automátia que descarga en el depósito de desagüe. La tina de la lavadora mide 525 mm de diámetro y 250 mm de profundidad. La altura promedio sobre la bomba es de 375 mm, como se muestra. La manguera de descarga tiene un diámetro interior de 18 mm. La pérdida de energía en el sistema de la manguera es de 0.22 N-m/N. Si la bomba vacía la tina en 90 s, calcule la carga promedio total sobre la bomba.

Mott 7.18

14.- El agua que se bombea en el sistema de la figura descarga hacia un tanque al que se pesa. Se halla que en 10 s se acumulan 556 lb de agua. Si la presión en el punto A es de 2.0 psi por debajo de la presión atmosférica, calcule la potencia que transmite la bomba al agua. Ignore las pérdidas de energía.

Mott 7.19

15.- La figura muestra el arreglo de un circuito para un sistema hidráulico. La bomba extrae desde un depósito aceite, cuya gravedad específica es de 0.90, y lo transmite al cilindro hidráulico. El cilindro tiene un diámetro interno de 5.0 pulg, y el pistón debe recorrer 20 pulg en 15 s mientras ejerce una fuerza de 11000 lb. Se estima que en la tubería de succión hay pérdida de energía de 11.5 lb-pie/lb, y de 35 lb-pie/lb en la tubería de descarga. Ambas tuberías son de acero de 3/8 pulg cédula 80. Calcule: (a) el flujo volumétrico a través de la bomba, (b) la presión en el cilindro, (c) la presión a la salida de la bomba, (d) la presión en la entrada de la bomba, (e) la potencia que la bomba transmite al aceite.

Mott 7.22

16.- Por la turbina de la figura fluye agua a razón de 3400 gal/min, cuando la presión en el punto A es de 21.4 psig y en el punto B de -5 psig. La pérdida de energía por la fricción entre A y B es el doble de la carga de velocidad en la tubería de 12 pulg. Determine la potencia que el agua transmite a la turbina.

Mott 7.24

17.- Calcule la potencia que transmite el aceite al motor de fluido de la figura, si el flujo volumétrico es de 0.25 m3/s. En el sistema de tubería hay una pérdida de 1.4 N-m/N. Si el motor tiene una eficiencia de 75%, calcule la potencia de salida.

Mott 7.25

18.- ¿Cuánta potencia debe transmitir la bomba de la figura a un fluido con peso específico de 60.0 lb/pie3, si entre los puntos 1 y 2 hay una pérdida de energía de 3.40 lb-pie/lb? La bomba impulsa 40 gal/min de fluido. Si la bomba opera con una eficiencia del 75%, ¿cuál es la potencia de entrada a ella?

Mott 7.26

19.- En la fgura se aprecia un sistema donde fluye agua a 60 °F desde un depósito grande a través de un motor de fluido, a razón de 1000 gal/min. Si el motor remueve 37 HP del fluido, calcule la perdida de energía en el sistema.

Mott 7.30

20.- La figura muestra parte de un sistema contra incendios, donde la bomba impulsa 1500 gal/min de agua a 50 °F desde un almacenamiento y la envía al punto B. La pérdida de energía entre el depósito y el punto A en la entrada de la bomba es de 0.65 lb-pie/lb. (a) Especifique la profundidad h que se requiere para mantener una presión de al menos 5.0 psig en el punto A, (b) calcule la potencia que transmite la bomba al agua a fin de mantener una presión de 85 psig en el punto B. La pérdida de energía entre la bomba y el punto B es, en total, 28.0 lb-pie/lb.

Mott 7.31

21.- En la figura se ilustra el flujo de keroseno a razón de 500 L/min, desde el tanque inferior al superior a través de un tubo de cobre de 2 pulg tipo K y una válvula. Si la presión sobre el fluido es de 15.0 psig, ¿cuánta energía se pierde en el sistema?

Mott 7.33

22.- En la figura se observa el diagrama de un sistema de potencia de fluido para una prensa hidráulica que se emplea para extruir elementos de caucho. Se cuentan con los siguientes datos:

  1. Aceite con gravedad específica de 0.93.
  2. El flujo volumétrico es de 175 gal/min.
  3. La potencia de entrada a la bomba es de 28.4 HP.
  4. La eficiencia de la bomba es de 80%.
  5. La pérdida de energía del punto 1 al punto 2 es de 2.80 lb-pie/lb.
  6. La pérdida de energía del punto 3 al punto 4 es de 28.50 lb-pie/lb.
  7. La pérdida de energía del punto 5 al punto 6 es de 3.50 lb-pie/lb.

(a) Calcule la potencia que la prensa retira del fluido, (b) calcule la presión en el punto 2, en la entrada de la bomba, (c) calcule la presión en el punto 3, en la salida de la bomba, (d) calcule la presión en el punto 4, en la entrada de la prensa y (e) calcule la presión en el punto 5, en la salida de la prensa.

Mott 7.35

23.- La lata de combustible presurizada, portátil, se utiliza para cargar combustible a un automóvil de carreras durante un alto en los pits. ¿Cuál es la presión que debe haber sobre el combustible a fin de que cargue 40 gal en 8.0 s? La gravedad específica del combustible es de 0.76. En la boquilla hay una pérdida de energía de 4.75 lb-pie/lb.

Mott 7.41

24.- El arreglo de prueba que aparece en la figura mide la diferencia de presiones entre la entrada y salida del motor de fluido. El flujo volumétrico del aceite (sg = 0.90) es de 135 gal/min. (a) Calcule la potencia que el motor toma del fluido. (b) Si el motor de fluido tiene una eficiencia de 78%, ¿cuánta potencia transmite el motor?

Mott 7.44