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Ejercicios resueltos de energia hidraulica

Problemas y soluciones de mecánica de fluidos pdf

En esta sección usted puede aprender y practicar Preguntas de Ingeniería Mecánica basadas en “Máquinas Hidráulicas” y mejorar sus habilidades para enfrentar la entrevista, el examen competitivo y varias pruebas de ingreso (CAT, GATE, GRE, MAT, Examen Bancario, Examen Ferroviario, etc.) con total confianza.

Aquí puede encontrar preguntas y respuestas de tipo objetivo sobre Máquinas Hidráulicas de Ingeniería Mecánica para entrevistas y exámenes de ingreso. También se proporcionan preguntas de opción múltiple y de tipo verdadero o falso.

Usted puede resolver fácilmente todo tipo de preguntas de Ingeniería Mecánica basadas en Máquinas Hidráulicas practicando los ejercicios de tipo objetivo que se dan a continuación, también obtener métodos de acceso directo para resolver problemas de Máquinas Hidráulicas de Ingeniería Mecánica.

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Los acumuladores pueden ser útiles para el ingeniero de planta. La versión hidroneumática o con carga de gas se utiliza eficazmente en los circuitos hidráulicos para la potencia auxiliar, el almacenamiento de energía, el funcionamiento de emergencia, la compensación de fugas o el líquido de reposición, y los arranques suaves del motor. Los acumuladores también se aplican para la absorción de impactos en las líneas de presión y de tanques, la amortiguación de pulsaciones, la eliminación de la cavitación de las bombas y la atenuación del ruido. La primera reacción ante una avería en un circuito hidráulico es comprobar la bomba y las válvulas. Muchas veces el problema puede estar relacionado con el caudal, ya sea demasiado o demasiado poco. Jeffrey B. Mordas, de Hydac Corp., explica cómo un acumulador resuelve las dificultades de los circuitos de fluidos y proporciona potencia auxiliar, almacenamiento de energía, absorción de impactos, amortiguación de pulsaciones y atenuación del ruido.

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32 CONSERVACIÓN, CONSUMO Y UTILIZACIÓN DE LA ENERGÍA; 42 INGENIERÍA; ACUMULADORES HIDRÁULICOS; DISEÑO; RENDIMIENTO; CONTROL; TOMA DE DECISIONES; EQUIPOS HIDRÁULICOS; MANTENIMIENTO; USOS; ACUMULADORES; CONTENEDORES; EQUIPOS; EQUIPOS MECÁNICOS DE ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA; TANQUES; 320303* – Conservación, consumo y utilización de la energía- Procesos industriales y agrícolas- Equipos y procesos; 420200 – Ingeniería- Instalaciones, equipos y técnicas

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Una de las leyes más útiles de la física es la Ley de Conservación de la Energía. Simplemente afirma que la energía no puede crearse ni destruirse, pero puede convertirse de una forma de energía a otra. Siempre se necesita energía para mover el agua de un punto a otro y el Teorema de Bernoulli lo describe en una sencilla ecuación.

La superficie del agua en un tubo vertical abierto unido al fondo de un depósito de agua estará al mismo nivel que el agua del depósito.    Esto se denomina superficie piezométrica.    Consideremos ahora la disposición de las tuberías de la figura siguiente.    La tubería está bajo presión constante y con una válvula cerrada en el extremo.    Se considera un sistema estático, ya que el agua no se mueve.    El agua subirá en cada uno de los tubos hasta la misma altura que en el depósito de agua.    Si se trazara una línea que uniera cada una de las superficies piezométricas se tendría lo que se llama la línea de nivel hidráulico.    La línea de grado hidráulico es siempre horizontal en un sistema estático.

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Consideremos ahora la siguiente figura en la que hemos abierto la válvula.    Esto lo llamaremos un sistema dinámico ya que el agua está fluyendo.    Las superficies piezométricas experimentan una caída a medida que el agua se desplaza a lo largo de la tubería.    Esta caída se produce debido a las pérdidas de energía resultantes de las superficies interiores rugosas de la tubería.    Estas pérdidas de carga se simbolizan como HL en la ecuación de energía.

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En el diseño hidráulico es habitual encontrarse con ecuaciones implícitas que no pueden resolverse directamente. Tradicionalmente, éstas se resolvían de forma iterativa, en la que se refinaba una conjetura inicial hasta lograr la convergencia de la solución. Con la generalización de las calculadoras programables a finales del siglo XX, y con los ordenadores y los teléfonos inteligentes que proporcionan una capacidad de cálculo aún más cómoda en el siglo XXI, la necesidad de ayudas gráficas y de largos procedimientos iterativos ha quedado en gran medida obsoleta. Sin embargo, estos métodos iterativos son la base de muchas herramientas avanzadas, y tener un nivel de comodidad con ellos puede permitir el desarrollo de herramientas personalizadas para resolver otros problemas únicos.

Cuando el agua fluye por una tubería, se pierde energía debido a la fricción con las paredes de la tubería y a las perturbaciones locales (pérdidas menores). En este ejemplo se supone que las pérdidas menores son insignificantes. La pérdida de energía por fricción con las paredes de la tubería se describe mediante la ecuación de Darcy-Weisbach, que estima la pérdida de energía por unidad de peso, o pérdida de carga hf, que tiene unidades de longitud. Para las tuberías circulares se expresa como \[h_f = \frac{fL}{D}\frac{V^2}{2g} = \frac{8fL}{pi^{2}gD^{5}}Q^{2}\] En esta ecuación f es el factor de fricción, calculado con mayor precisión con la ecuación de Colebrook: \f[\frac{1}{sqrt{f}} = -2\log\left(\frac{{k_s}{D}}{3,7} + \frac{2,51}{Re\sqrt{f}\right)\f] donde ks es la rugosidad absoluta de la pared de la tubería. El número de Reynolds, \(Re=\frac{VD}{\nu}) describe la turbulencia del flujo. La ecuación de Colebrook se suele representar como un diagrama de Moody para ilustrar las relaciones entre las variables:

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