ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL
FACULTAD DE INGENIERIA EN MECANICA Y CIENCIAS DE LA PRODUCCIÓN
Año Académico:
2023-2024
Semestre: I
Materia:
Mecánica de Fluidos
Profesor:
Juan Peralta
Evaluación:
Segunda
Fecha:
01/09/2023
NOMBRE…………………………………………………………………
NÚMERO DE MATRÍCULA:…………………….….
PARALELO:…………
Importante:
El estudiante deberá escribir toda suposición o simplificación que considere, justificar cada cálculo que
realice, remarcando en cuadros los resultados más representativos y la respuesta final en cada problema.
Problema 1 (Valor 60 puntos):
Una fábrica toma el agua de un lago situado en una montaña, donde el espejo de agua se encuentra a 200
pies de altura sobre ella como se ve en la figura. En la actualidad la tubería de alimentación tiene mil 1000 ft
de longitud y 6 de diámetro y es de hierro Fundido. Tiene dos codos normales de 90 grados y dos de 45
grados. Para efecto de control tiene, además, 3 válvulas compuertas y una de globo totalmente abiertas. El
director de la fábrica informa, que aun sin bombeo, el sistema actual de suministro agua es suficiente para
las necesidades de la fábrica, si bien él no sabe cuál es el caudal máximo. Sin embargo, prevé que en un futuro
próximo la capacidad de la fábrica debe aumentar en un 50%, lo cual implica doblar también el suministro
de agua en 50%. El director desea saber que es más económico si aumentar el diámetro de la tubería o
instalar una bomba. además se ha decidido dejar a criterio del diseñador el cambio de tipo
El departamento económico ha generado informa que se puede estimar la inversión a realizar en cada
escenario propuesto usando los siguientes criterios
• Compra e instalación de la nueva tubería la ecuación de inversión es: 𝐼𝑛𝑣 ($) = 12000𝐷 + 8.7𝐿,
donde D y L corresponde a diámetro y longitud de tubería en pies.
• Por otra parte, el precio de compra e instalación de la bomba se está considerando que cada 25 HP
equivale a una inversión estimada de $2500.
Coeficientes de perdidas para válvulas y accesorios (K)
Codo Normal de 45 grados
0.35
Codo Normal de 90 grados
0.75
Válvula Compuerta Abierta
0.2
válvula Compuerta Abierta 3/4 0.90
válvula Compuerta Abierta 1/2 4.5
válvula Globo Abierta
6.4
válvula Globo Abierta 1/2
9.5
Rugosidad Hierro Fundido: 0.00085 ft
Problema 2 (Valor 40 puntos):
A qué velocidad se debe desplazar el modelo 1/20 de la fortaleza submarina Bood que será construida por
el Dr Heel y que estará bajo el comando del Baron Ashler durante las pruebas de diseño en agua dulce.
Considere que la fortaleza deberá moverse sumergida en agua de mar a una velocidad de 10 nudos para
evitar el alcance de Mazinger Z durante una situación de combate b) Si se encuentra que el empuje del
modelo es de 200 kN, ¿qué potencia se requerirá para propulsar la fortaleza, cuando esta se encuentre en
una situación de ataque?
Asume los siguientes datos:
Agua de mar
m= 1 028 kg/m3
m=1.886x10-3 Pa.s
Agua dulce
d= 998.3 kg/m3
d = 1.002 x10-3 Pa.s
1 nudo= 0.5144 m/s
La gravedad es 9.8 m/s2