problemas propuestos de maquinas hidraulicas
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PROBLEMAS PROPUESTOS EN CLASES
1.-Se desea construir un compresor para comprimir aire a 1 Kg/cm y t1= 20 c,
Hasta p2=9kg/cm, el compresor deberá funcionar a = !"0 rpm se construirá
con un espacio noci#o de =2 con una relaci$n de carrera diámetro de %=1&2,
para un gasto másico de m = !00 kg/' y se supondrá el e(ponente de la
politr$pica será m = 1&2", determinar
a) *l traba+o a suministrar por cada lugar de masa ue circula por el compresor
b) -a potencia reuerida en .#
c) imensiones principales del compresor carrera, diámetro
d) -a cantidad de calor ue por 'ora debe transferir el refrigerante del compresor
e) .ual será la potencia reuerida si se lo construye en 2 etapas en condiciones
$ptimas&
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2.-n compresor alternati#o cuya caracterstica son carrera =20 cm , =13 m ,
relaci$n de espacios noci#os =0&0! y #elocidad n=!00 rpm comprime aire a
40= 1atmf, t0= 25 c y lo impulsa a un recipiente rgido de 6 =!m #olumen
inicialmente dic'o recipiente contiene aire a 41= 20atmf y t1= 25 c en euilibrio
t7rmico en el medio a los 20 minutos al detener el compresor el aire se encuentraen el recipiente a 41f=20 atm, t1= "0 c si las transformaciones ue e(perimenta
el aire en el compresor se las considera poli tr$picas de e(ponente m=1&!
determinar8
a) asa de aire agregada al recipiente
b) asa de aire aspirado primera embolada
c) 4resi$n :nal del aire en el recipiente al restablecer el euilibrio termico con el
medio&
d) *l calor cedido al medio durante la transformaci$n ue conduce 'a dic'o
euilibrio t7rmico
e) Si el compresor no se detiene a los 20 min cual será la 4ma( alcan;ado en el
recipiente ue este tenga la resistencia mecánica adecuada&
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3.-Se comprime aire de un turbocompresor siguiendo un proceso politr$pico con
n=1&"2 el aire se toma de la atmosfera a 1 bar y 1 c a ra;$n de 12 m/seg y se
descarga a 5 bar absolutos& .alcular calor de recalentamiento >9 re#) es e:cientede recalentamiento, rendimiento interno del compresor, potencia para mo#er el
compresor despreciando las perdidas mecánicas&
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4.-se comprime aire en turbocompresor, enfriando siguiendo un proceso
politropico con n =1!, el aire se toma de la atmosfera a 1 bar y 1 c y se
descarga a 1 bar absolutos& .alcular el traba+o de compresi$n por Kg de aire ueelimina en el sistema de enfriamiento, traba+o de compresi$n si el proceso fuera
isot7rmico y el rendimiento isot7rmico&
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"&? *ntra a un turbocompresor de escalonamiento t1=1"@. y a una presi$n de
1Aar, la #elocidad de entra al impulsor 61=1"0m/seg, 62=10 m/seg y la salida
del miso& el difusor sale el aire 6!=12" m/seg& *l proceso de compresi$n essegBn la poli tr$pica 4#1&< =. el traba+o de compresi$n Ca=1<0 kD/kg&
*l rendimiento interno en el difusor y en el impulsor es el mismo&
.alcular8
a) 4resi$n a la salida del impulsor >rotor) 42
b) Eemperatura del aire a la salida del impulsorc) Fendimiento interno del impulsord) 4resi$n a la salida del difusore) Felaci$n de presiones en el escalonamientof) Eemperatura de aire a la salida del escalonamiento&
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EJERCICIOS DE CÁLCULO DE COMPRESORES
5.1.-n compresor enfriado aspira aire a ra;$n e 120 m/min a la 4=1 bar y t= 2"c y lo comprime poli tr$picamente con n=1&!! 'asta < bares&
.alcular el calor G eliminado
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5.2&?entra aire a un compresor a 1 bar y 10 c con una #elocidad despreciable y se
descarga a ! bar y 100 c atre#es de un conducto de 2mm de secci$n trans#ersa
con un #olumen 130m/seg de compresi$n de 1000k& .alcular el calor transferido
por kilogramo&
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5.3.-.alcular la potencia de k necesaria para comprimir 10 kg/seg de un gas de
una 41=0&9 kg/cmI 'asta una 4=< bar, si el proceso es de forma 4#=c
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5.4.-Se comprime 10 gr de aire desde una presi$n 4=1 bar y E=10 c 'asta una
presi$n de 3 bar el traba+o de compresi$n es de !kD y el calor perdido en el aire
durante el proceso es de 2KD& .alcular la temperatura del aire al :nal del proceso&
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"&"&?Se comprime un gas siguiendo el proceso 46=. las condiciones inciales son
61= 10dm y 41= 1bar, las condiciones :nales 62=2 dm& .alcular el traba+o de
compresi$n&
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"&3&?*n un compresor centrifugo entra aire a 20 @. la relaci$n de presiones es de
! y el proceso de compresi$n es politropico de forma 4#1&"2 =. suponiendo ue el
compresor está aislado y ue son despr7ciales los cambios de energa cin7tica y
potencia& .alcular el calor recalentado&
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PROBLEMAS DEL CAPITULO 20 DE CLAUDIO MATAIX
VENTILADORES
20&1&? JGue #olumen ocupan 3000kg de aire a la temperatura de t=1" c y presi$nbarom7trica 4amb=5!" torr -lamando m a la masa total del gas y multiplicando
los dos miembros de la ec>2?!) por m tenemos&
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20&2&?*n este problema no se considera las p7rdidas& n 6entilador centrfugo
tiene paletas rectas y un anc'o constante en el rodete de 300 mm& Lira a
"00rpm& e un caudal de aire >M=1&2kg/m) de !00m/min& -a entrada de la#elocidad absoluta en los alabes es radial 2=3"0mm y 1=300mm&
.alcular
a) -os ángulos %1 y %2
b) -a presi$n producida por #entilador
c) -a potencia del #entilador
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20&!&?n #entilador centrifugo de aire >M=1&2kg/m) tiene las siguientes
dimensiones 2= 1/2mI anc'o del rodete constante e igual a 5" mm& *l caudal
suministrado es de ! m/s, la #elocidad 900 rpm& n man$metro diferencialinclinado mide una presi$n de !&" mbar entre la entrada y la salida del #entilador&
-a presi$n dinámica producida por el #entilador es despreciable& -a potencia en el
e+e de la mauina es 1&< k& *l rendimiento mecánico es 9!N &-a entrada en el
rodete es radial& Se despreciara el espesor de los alabes y no se tendrán
encuentran las perdidas&
.alcular8
a) Fendimiento 'idráulico
b) Fendimiento total
c) 47rdida de presi$n en el #entilador
d) ángulo ue forman los alabes a la salida
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20&<&?n #entilador aspira de una 'abitaci$n grande ue se encuentra a una
temperatura de 20 c y a una presi$n de 52" torr& *l aire es impulsado a tra#7s de
un conducto rectangular de O m& P la salida del #entilador un man$metro deagua marca una presi$n eui#alente de 5" mm c&a& y un tubo de prandtl marca
una presi$n eui#alente de mm c&a&
.alcular8
a) -a presi$n estática& dinámica y total reales del #entilador
b) 6elocidad del aire en el conducto de salida
c) .audal de aire ue proporciona el #entilador
d) potencia suministrada por el #entilador al aire&
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20&"&?-a potencia del e+e de un #entilador es 1"k& *l área trans#ersal del
conducto de entrada es 1&"m a la entrada del #entilador 'ay una depresi$n de 2&"
mbar& *l conducto de impulsi$n es de 0&" m de super:cie y la presi$n estática a lasalida del #entilador es 5&" mbar& *l caudal del #entilador es "<0 m/min& E$mese
para la densidad del aire M=1&29kg/m
.alcularI
a) 4resi$n total producida por el #entilador
b) 4otencia comunicada al aire por el #entilador
c) Fendimiento total del #entilador
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20&3&?Se trata de escoger el #entilador para alimentaci$n de la red de la :gurara
donde se 'an indicado en m las longitudes de los diferentes tramos& 4ara todas
las tuberas t$mese el coe:ciente de Q=0&0!& -a red lle#a tres E en los puntos A&., & E$mese para estas E R=0&5 ¶ los dos codos * y se tomara el
coeficiente de R =0&2 el caudal es G =1000 m/' , determinar la presi$n total ue
debe tener el #entilador as como los diámetros de los diferentes tramos
>4aire=kg/m)
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20&5&?-a presi$n estática de un #entilador eui#ale a 20 mm c&a& y la presi$n
dinámica a " mm c&a& &.alcular la presi$n total producida por el #entilador&
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20?&?
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20&9&?*n un tBnel de #iento de circuito cerrado la corriente de aire necesaria para
los ensayos de los modelos se 'acen por medio de un #entilador ue dan caudal
de "0 m/seg >M=1&2kg/m) -a perdida de carga en el tBnel aerodinámica asciendea 2000pa, el rendimiento total del #entilador es 50N&
.alcular la potencia de accionamiento del #entilador
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20&10&?.alcular el caudal de un #entilador ue 'a de producir 10 reno#aciones de
aire a la 'ora en una planta industrial ue mide "0T20Tm&
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20&12&?-a presi$n estática a la entrada de una #entilador es 0&" mbar por deba+o
de la presi$n atmosf7rica y la presi$n dinámica 0&< mbar& P la salida del
#entilador la presi$n estática #ale 10 mbar, la dinámica 0& mbar&
.alcular la presi$n total el #entilador&
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20?1!&? *n aplicaciones tales como aulas de ni#ersidad se estima un consumo de
!0 m! de aire por persona y 'ora&
.alcular el caudal de un #entilador ue 'a de reno#ar el aire de una sala de !0
alumnos&
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20?13&? n #entilador para en condiciones normales genera una presi$n estática
de 20 mbar y una presi$n dinámica de 2 mbar& -a potencia de Pccionamiento es
de 5" kC& *l rendimiento total del #entilador es 0,5"&
.alcular el caudal del #entilador&
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20?15&? n #entilador por tiro for;ado tiene ue traba+ar contra presi$n estática de
mbar& -a #elocidad de los gases calientes a la salida y entrada del #entilador
puede suponerse igual& *l caudal es de " m!/Tseg& *l rendimiento total del
#entilador es 3"N&
.alcular la potencia de accionamiento&
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20?20&? n #entilador centrifugo tiene las siguientes caractersticas8 anc'o del
rodete constante e igual a 1"0cmI 2=1"0. &*l #entilador girando a !00rpm
suministra un caudal de 2000 m!/minI %2=!0@I entra radialI rendimiento total del
#entilador 30NI rendimiento mecánico NI rendimiento #olum7trico=1
.alcular8I
a) -a presi$n total del #entilador&b) -a potencia en el e+e del #entilador&
20?21&? n #entilador produce una presi$n estática >incremento) eui#alente a
<00m&c&a y un caudal de 1000 m!/ min en condiciones normales & -a salida del
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#entilador tiene una super:cie de "00 cm2& *l rendimiento total del #entilador es
0&3"&
.alcular la potencia de accionamiento&
20?2! n soplante de un 'ogar tine ue traba+ar contra una presi$n estatica de
mbar& *l 'ogar necesita 1" kg de aire >U=1&29 kg/m!) por cada kg de carb$n!!
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uemado y se ueman <0toneladas de carb$n por 'ora& *l rendimiento total del
#entilador es 3"N& -a #elocidad del aire impulsado es 10 m/ seg&
.alcular la potencia necesaria en le motor el7ctrico par accionamiento de este
#entilador&
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