{"id":153,"date":"2017-01-05T00:30:43","date_gmt":"2017-01-04T23:30:43","guid":{"rendered":"http:\/\/blog.uclm.es\/mariacarmenmata\/?page_id=153"},"modified":"2017-01-05T00:30:43","modified_gmt":"2017-01-04T23:30:43","slug":"27-junio-2016-ejercicio-2","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/blog.uclm.es\/mariacarmenmata\/27-junio-2016-ejercicio-2\/","title":{"rendered":"Resoluci\u00f3n de Examen. 27 Junio 2016. Ejercicio 2."},"content":{"rendered":"<p><strong><br \/>\nEjercicio 2. (3,5 puntos)<\/strong><\/p>\n<div style=\"margin: 5px 0px 5px 5px;float: left;width: 50%;text-align: justify\"><span style=\"color: #993300\"> Se pretende transvasar 63 m3\/h de un l\u00edquido desde el dep\u00f3sito D2 al D1, mediante la instalaci\u00f3n mostrada en la figura, formada por tuber\u00edas de acero laminado nuevo, produciendo electricidad mediante las turbinas T1, T2 y T3. Datos: La v\u00e1lvula V1 es de compuerta, y est\u00e1 totalmente abierta, la v\u00e1lvula V2 tambi\u00e9n es de compuerta pero est\u00e1 abierta \u00bc (considerar el menor valor de K posible). Todos los codos son redondeados a 90\u00ba. No se desprecian las p\u00e9rdidas de carga a la salida y a la entrada de los dep\u00f3sitos. Los tanques son suficientemente grandes como para considerar sus niveles constantes.<\/span><\/div>\n<div style=\"margin: 5px 0px 5px 5px;float: right;width: 45%\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"aligncenter wp-image-86\" src=\"https:\/\/blog.uclm.es\/mariacarmenmata\/wp-content\/uploads\/sites\/79\/2017\/01\/Imagen-2.png\" alt=\"dsc_0186\" width=\"372\" height=\"372\" \/><\/div>\n<div style=\"clear: both\"><\/div>\n<div style=\"clear: both;text-align: justify\"><span style=\"color: #993300\">El combustible tiene una viscosidad de 7 centipoises y una densidad relativa de 1,1. Para el caudal a transvasar, las turbinas producen una p\u00e9rdida de carga total de carga de 3 m. Existe un medidor de caudal (MT) tipo tobera en el tramo B-F cuyo di\u00e1metro interior es 41 mm. Sup\u00f3ngase el tramo AB como una longitud equivalente de 10 metros con un di\u00e1metro interior de 69 mm y 1,5 de espesor. D1 est\u00e1 a 1 bar.<\/span><\/div>\n<div style=\"clear: both;text-align: justify\">\n<ol>\n<li><span style=\"color: #993300\">\u00bfAltura suministran las turbinas?, \u00bfQu\u00e9 potencia proporciona cada turbina si tienen un rendimiento del 100%? (1,25 pto).<\/span><\/li>\n<li><span style=\"color: #993300\">Calc\u00falese el golpe de ariete en el punto A (T=0,5s), suponiendo k<sub>acero<\/sub>=0,45. Es necesario tener en cuenta la p\u00e9rdida de carga que produce la salida, la entrada de dep\u00f3sito, el medidor de caudal y el resto de accesorios (1,5 pto). No tener en cuenta las turbinas.<\/span><\/li>\n<li><span style=\"color: #993300\">\u00bfCu\u00e1l ser\u00eda el di\u00e1metro de una tuber\u00eda equivalente recta desde N hasta C (dibujada de forma discontinua, sin ning\u00fan accesorio) que sustituya al tramo N-C actual? (0,75 pto).<\/span><\/li>\n<\/ol>\n<\/div>\n<div style=\"clear: both;text-align: justify\">\u00a0<span style=\"color: #993300\"><strong>Datos de las tuber\u00edas<\/strong><\/span><\/div>\n<div style=\"clear: both;text-align: justify\">\n<table style=\"height: 100px\" width=\"300\">\n<tbody>\n<tr>\n<td width=\"30\"><span style=\"color: #993300\"><strong>Tuber\u00eda<\/strong><\/span><\/td>\n<td width=\"30\"><span style=\"color: #993300\"><strong>D exterior<\/strong><\/span><\/td>\n<td width=\"20\"><span style=\"color: #993300\"><strong>e<\/strong><\/span><\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td width=\"30\"><span style=\"color: #993300\">Tramo 1 (D1-A)<\/span><\/td>\n<td width=\"30\"><span style=\"color: #993300\">72 mm<\/span><\/td>\n<td width=\"20\"><span style=\"color: #993300\">1,5 mm<\/span><\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td width=\"30\"><span style=\"color: #993300\">Tramo 2 (B-F)<\/span><\/td>\n<td width=\"30\"><span style=\"color: #993300\">73 mm<\/span><\/td>\n<td width=\"20\"><span style=\"color: #993300\">2 mm<\/span><\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td width=\"30\"><span style=\"color: #993300\">Tramo 3 (F-N)<\/span><\/td>\n<td width=\"30\"><span style=\"color: #993300\">80 mm<\/span><\/td>\n<td width=\"20\"><span style=\"color: #993300\">2 mm<\/span><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<\/div>\n<h6 style=\"clear: both;text-align: justify\"><strong>\u00a0\u00bfC\u00f3mo se resuelve?<\/strong><\/h6>\n<div style=\"clear: both;text-align: justify\"><strong>Cambio de algunas unidades<\/strong><\/div>\n<div style=\"clear: both;text-align: justify\">p2 = 3 kg\/cm<sup>2<\/sup>\u00a0*100000 Pa \/ 1,033\u00a0kg\/cm<sup>2<\/sup>\u00a0= 290416,26 Pa<\/div>\n<div style=\"clear: both;text-align: justify\">p1 = 1 bar = 100000 Pa<\/div>\n<div style=\"clear: both;text-align: justify\">\u00a0&#8211;<\/div>\n<div style=\"clear: both;text-align: justify\"><strong>Apartado 1.\u00a0<\/strong>Para calcular la altura de las turbinas (H<sub>turbinas<\/sub>), aplicamos la Ecuaci\u00f3n de Bernoulli (E.1) al sistema.<\/div>\n<div style=\"clear: both;text-align: justify;padding-left: 120px\"><em>V<sub>2<\/sub><sup>2<\/sup>\/(2g) + p<sub>2<\/sub>\/(\u03c1g) +z <sub>2<\/sub> = V<sub>1<\/sub><sup>2<\/sup>\/(2g) + p<sub>1<\/sub>\/(\u03c1g) + z<sub>1<\/sub> + H<sub>r<\/sub> + H<sub>turbinas<\/sub><\/em>\u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0(E.1)<\/div>\n<div style=\"clear: both;text-align: justify\">&#8211;<\/div>\n<div style=\"clear: both;text-align: justify\">Como los tanques son lo suficientemente grandes como para considerar sus niveles constantes, los t\u00e9rminos de velocidad de la ecuaci\u00f3n, V<sub>2<\/sub><sup>2<\/sup>\/(2g) y\u00a0V<sub>1<\/sub><sup>2<\/sup>\/(2g), ser\u00e1 similares y se anularan uno al otro. Los t\u00e9rminos de presi\u00f3n (p<sub>2<\/sub>\/(\u03c1g) y\u00a0p<sub>1<\/sub>\/(\u03c1g)) y altura(z<sub>2<\/sub>\u00a0y z<sub>1<\/sub>) son conocidos y el t\u00e9rmino de p\u00e9rdida de carga (H<sub>r<\/sub>) habr\u00e1 que calcularlo.<\/div>\n<div style=\"clear: both;text-align: justify\"><\/div>\n<div style=\"clear: both;text-align: justify\">Para calcular \u00a0H<sub>r<\/sub>\u00a0se utiliza la ecuaci\u00f3n de Darcy-Weisbach (E.2)<\/div>\n<div style=\"clear: both;text-align: justify;padding-left: 120px\"><em>Hr= (fL\/D+\u2211K)*V<sup>2<\/sup>\/(2g)<\/em> \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0(E.2)<\/div>\n<div style=\"clear: both;text-align: justify\">Donde:<\/div>\n<div style=\"clear: both;text-align: justify\"><em>f: coeficiente de fricci\u00f3n<\/em><\/div>\n<div style=\"clear: both;text-align: justify\"><em>L: longitud de la tuber\u00eda<\/em><\/div>\n<div style=\"clear: both;text-align: justify\"><em>D: Di\u00e1metro de la tuber\u00eda<\/em><\/div>\n<div style=\"clear: both;text-align: justify\"><em>\u03a3K: coeficiente de p\u00e9rdida de los accesorios<\/em><\/div>\n<div style=\"clear: both;text-align: justify\"><em>V: velocidad en la tuber\u00eda<\/em><\/div>\n<div style=\"clear: both;text-align: justify\">\n<div style=\"clear: both;text-align: justify\"><\/div>\n<div style=\"clear: both;text-align: justify\">El coeficiente de fricci\u00f3n (f) se calcula con la f\u00f3rmula de Colebrook (E.3)<\/div>\n<div style=\"clear: both;text-align: justify;padding-left: 120px\"><em>1\/\u221af=-2log(k\/(3,7D+2,51\/(Re\u221af<sub>0<\/sub>))<\/em> \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 (E.3)<\/div>\n<div style=\"clear: both;text-align: justify\">Pero para completar esta f\u00f3rmula se necesita:<\/div>\n<ul>\n<li style=\"clear: both;text-align: justify\"><em>Rugosidad relativa k\/D<\/em><\/li>\n<li style=\"clear: both;text-align: justify\"><em>N\u00ba de Reynolds (Re), Re = 4 Q \/(\u03c0 D\u00a0\u03c5)<\/em> (E.4), para el cual necesitamos la viscosidad cinem\u00e1tica, que se calcula usando la ecuaci\u00f3n <em>\u03c5 =\u00a0\u03bc \/\u00a0\u03c1<\/em> (E.5)<\/li>\n<\/ul>\n<div style=\"clear: both;text-align: justify\">Con estos dos datos se consulta el Diagrama de Moody para obtener una primera f<sub>0<\/sub> para comenzar a iterar, hasta que la diferencia absoluta entre dos f consecutivas sea menor o igual a 0,0001.<\/div>\n<\/div>\n<div style=\"clear: both;text-align: justify\">\n<div><\/div>\n<div>La velocidad (V) se calcula con la ecuaci\u00f3n con la Ecuaci\u00f3n de Continuidad\u00a0(E.6)<\/div>\n<div style=\"padding-left: 120px\"><em>V = 4 Q \/ (\u03c0 D<sup>2<\/sup>) \u00a0<\/em> \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0(E.6)<\/div>\n<div style=\"padding-left: 60px\"><\/div>\n<div>La sumatoria de los coeficientes de p\u00e9rdida (\u03a3K), se calcula seg\u00fan los accesorios que haya en tramo a calcular con la ayuda de las Tablas 7.3 y 7.5 del formulario (Ag\u00fcera, J. \u00abMec\u00e1nica de Fluidos\u00bb 2002). Teniendo en cuenta que, adicionalmente, el coeficiente de p\u00e9rdida por salida de dep\u00f3sito es K<sub>SD<\/sub> = 0,42 y el de entrada a dep\u00f3sito K<sub>ED<\/sub> = 1<\/div>\n<\/div>\n<div><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/blog.uclm.es\/mariacarmenmata\/wp-content\/uploads\/sites\/79\/2017\/01\/Captura-de-pantalla-2017-01-04-20.00.39.png\" \/><\/div>\n<div style=\"clear: both;text-align: justify\">\n<div style=\"clear: both;text-align: justify\"><\/div>\n<div style=\"clear: both;text-align: justify\">La p\u00e9rdida de carga se calcula por tramos con el mismo di\u00e1metro. Los di\u00e1metros interiores de los tramos y las longitudes se presentan en la Tabla 1.\u00a0En este caso habr\u00e1 2\u00a0tramos: Tramo de F-D1 y Tramo 3 de F-N.<\/div>\n<\/div>\n<div style=\"clear: both;text-align: center\">\u00a0<em>Tabla 1. Longitudes y di\u00e1metros<\/em><\/div>\n<div style=\"clear: both;text-align: justify\">\n<table>\n<tbody>\n<tr>\n<td width=\"85\"><strong>Tuber\u00eda<\/strong><\/td>\n<td width=\"57\"><strong>D interior<\/strong><\/td>\n<td width=\"45\"><strong>Longitud<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td width=\"85\">Tramo D1-A<\/td>\n<td width=\"57\">69 mm<\/td>\n<td width=\"20\">40 m<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td width=\"85\">Tramo B-F<\/td>\n<td width=\"57\">69 mm<\/td>\n<td width=\"20\">109 m<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td width=\"85\">Tramo 3 (F-N)<\/td>\n<td width=\"57\">76 mm<\/td>\n<td width=\"20\">170 m<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<\/div>\n<div style=\"clear: both;text-align: justify\">Para calcular la viscosidad cinem\u00e1tica es necesario cambiar las unidades de la viscosidad absoluta (\u03bc) y la densidad (\u03c1). (1 centipoises = 0,001 kg\/ms )<\/div>\n<div style=\"clear: both;text-align: justify;padding-left: 120px\">\u03c5 =\u00a0\u03bc \/\u00a0\u03c1=0,007 kg\/ms \/ 1100 kg\/m<sup>3<\/sup> = 6,36*10<sup>-6<\/sup> m<sup>2<\/sup>\/s<\/div>\n<div style=\"clear: both;text-align: justify\"><\/div>\n<div style=\"clear: both;text-align: justify\"><span style=\"text-decoration: underline\">C\u00e1lculo de Hr para el tramo F-D1\u00a0(Tramo 1).<\/span><\/div>\n<div style=\"clear: both;text-align: justify;padding-left: 120px\">\u00a0<em>Hr<sub>1<\/sub>= (f<sub>1<\/sub>L<sub>1<\/sub>\/D<sub>1<\/sub>+\u2211K<sub>1<\/sub>)*V<sub>1<\/sub><sup>2<\/sup>\/(2g)<\/em> \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0(E.2)<\/div>\n<div style=\"clear: both;text-align: justify\"><\/div>\n<div style=\"clear: both;text-align: justify\">El coeficiente de fricci\u00f3n (f<sub>1<\/sub>) se calcula con la f\u00f3rmula de Colebrook (E.3)<\/div>\n<div style=\"clear: both;text-align: justify;padding-left: 120px\"><em>1\/\u221af=-2log(k\/(3,7D+2,51\/(Re\u221af<sub>0<\/sub>))<\/em> \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 (E.3)<\/div>\n<div style=\"clear: both;text-align: justify\">En este caso:<\/div>\n<div style=\"clear: both;text-align: justify\">Rugosidad relativa k\/D, en este caso k\/D = 0,05 mm \/ 69 mm = 0,0007246<\/div>\n<div style=\"clear: both;text-align: justify\">N\u00ba de Reynolds (Re) Re = 4 Q \/(\u03c0 D\u00a0\u03c5) = 50744,93<\/div>\n<div style=\"clear: both;text-align: justify\">Con el diagrama de Moody la f<sub>0<\/sub> ser\u00e1 0,023 (Obtenido de Figura 1)<\/div>\n<div style=\"clear: both;text-align: justify\">\u00a0<img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/blog.uclm.es\/mariacarmenmata\/wp-content\/uploads\/sites\/79\/2017\/01\/Captura-de-pantalla-2017-01-04-18.49.21-1.png\" \/><\/div>\n<div style=\"clear: both;text-align: center\">\u00a0<em>Figura 1. Diagrama de Moody<\/em><\/div>\n<div style=\"clear: both;text-align: justify\">Primera Iteraci\u00f3n con E.3 f<sub>1er_iteraci\u00f3n<\/sub> = 0,02320.<\/div>\n<div style=\"clear: both;text-align: justify\">Como \u0399\u0399 f<sub>0<\/sub> &#8211; f<sub>1er_iteraci\u00f3n<\/sub> \u0399\u0399 = 0,0002 &gt; 0,0001, y por tanto, hay que iterar de nuevo.<\/div>\n<div style=\"clear: both;text-align: justify\">Segunda iteraci\u00f3n con E.3 (ahora f<sub>0<\/sub> en la f\u00f3rmula es 0,02320)\u00a0f<sub>2\u00ba_iteraci\u00f3n<\/sub> = 0,02318.<\/div>\n<div style=\"clear: both;text-align: justify\">Ahora\u00a0\u0399\u0399 f<sub>1er_iteraci\u00f3n<\/sub> &#8211; f<sub>2\u00ba_iteraci\u00f3n<\/sub> \u0399\u0399 = 0,00001 &lt; 0,0001, por tanto usaremos <span style=\"color: #993300\"><strong>f = 0,02318<\/strong><\/span><\/div>\n<div style=\"clear: both;text-align: justify\">\n<div><\/div>\n<div>La longitud (L<sub>1<\/sub>) L<sub>1<\/sub>= L<sub>D1-A<\/sub>+L<sub>A-B<\/sub>+L<sub>B-F<\/sub> = 40 m + 10 m + 109 m = 159 m<\/div>\n<div>La velocidad (V1) \u00a0V<sub>1<\/sub>= 4 Q \/ (\u03c0 D<sub>1<\/sub><sup>2<\/sup>) = 4,68 m\/s<\/div>\n<div>Las p\u00e9rdidas locales en ese tramo son la salida de dep\u00f3sito y dos\u00a0codos, por tanto<\/div>\n<div>\u03a3K<sub>1<\/sub> =\u00a0K<sub>SD<\/sub>\u00a0+ K<sub>codo<\/sub>= 0,42 + 2*0,9 =\u00a02,22<\/div>\n<div>La p\u00e9rdida de carga resultante es:\u00a0\u00a0<strong><span style=\"color: #993300\">Hr<sub>1<\/sub>= (f<sub>1<\/sub>L<sub>1<\/sub>\/D<sub>1<\/sub>+\u2211K<sub>1<\/sub>)*V<sub>1<\/sub><sup>2<\/sup>\/(2g) = 62,19 m<\/span><\/strong><\/div>\n<\/div>\n<div><\/div>\n<div>En este tramo hay un medidor de caudal, cuya p\u00e9rdida de carga debe ser calculada separadamente, con la f\u00f3rmula E.7. y la Figura 8.5 del Formulario para calcular la K (Figura 2).<\/div>\n<div style=\"padding-left: 210px\">Hr<sub>MT<\/sub>=K*V<sub>MT<\/sub><sup>2<\/sup>\/(2g) \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0(E.7)<\/div>\n<div><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"aligncenter size-medium wp-image-175\" src=\"http:\/\/blog.uclm.es\/mariacarmenmata\/files\/2017\/01\/Captura-de-pantalla-2017-01-04-20.29.51-300x296.png\" alt=\"captura-de-pantalla-2017-01-04-20-29-51\" width=\"300\" height=\"296\" \/><\/div>\n<div style=\"clear: both;text-align: center\"><em>\u00a0Figura 2. Coeficientes de p\u00e9rdida para los medidores de caudal<\/em><\/div>\n<div style=\"clear: both;text-align: justify\">En este caso la p\u00e9rdida de carga que produce este medidor es\u00a0<strong><span style=\"color: #993300\">Hr<sub>MT\u00a0<\/sub>= 4,48 m<\/span><\/strong><\/div>\n<div style=\"clear: both;text-align: justify\"><\/div>\n<div style=\"clear: both;text-align: justify\"><span style=\"text-decoration: underline\">C\u00e1lculo de Hr para el tramo F-N (Tramo 3).<\/span><\/div>\n<div style=\"clear: both;text-align: justify;padding-left: 120px\"><em>\u00a0Hr<sub>3<\/sub>= (f<sub>3<\/sub>L<sub>3<\/sub>\/D<sub>3<\/sub>+\u2211K<sub>3<\/sub>)*V<sub>3<\/sub><sup>2<\/sup>\/(2g)<\/em> \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0(E.2)<\/div>\n<div style=\"clear: both;text-align: justify\">\n<div style=\"clear: both;text-align: justify\"><\/div>\n<div style=\"clear: both;text-align: justify\">El coeficiente de fricci\u00f3n (f<sub>3<\/sub>) se calcula igual que el anterior.<\/div>\n<div style=\"clear: both;text-align: justify\">En este caso:<\/div>\n<ul>\n<li style=\"clear: both;text-align: justify\">Rugosidad relativa k\/D, en este caso k\/D = 0,05 mm \/ 76\u00a0mm = 0,0006579<\/li>\n<li style=\"clear: both;text-align: justify\">N\u00ba de Reynolds (Re) Re = 4 Q \/(\u03c0 D\u00a0\u03c5) =\u00a046071,06<\/li>\n<\/ul>\n<div style=\"clear: both;text-align: justify\">Con el diagrama de Moody la f<sub>0<\/sub> ser\u00e1 0,024<\/div>\n<div style=\"clear: both;text-align: justify\">\n<div style=\"clear: both;text-align: justify\">Primera Iteraci\u00f3n f<sub>1er_iteraci\u00f3n<\/sub> = 0,02329.<\/div>\n<div style=\"clear: both;text-align: justify\">Como \u0399\u0399 f<sub>0<\/sub> &#8211; f<sub>1er_iteraci\u00f3n<\/sub> \u0399\u0399 = 0,0007 &gt; 0,0001, y por tanto, hay que iterar de nuevo.<\/div>\n<div style=\"clear: both;text-align: justify\">Segunda iteraci\u00f3n (ahora f<sub>0<\/sub> en la f\u00f3rmula es 0,02329)\u00a0f<sub>2\u00ba_iteraci\u00f3n<\/sub> = 0,02335.<\/div>\n<div style=\"clear: both;text-align: justify\">Ahora\u00a0\u0399\u0399 f<sub>1er_iteraci\u00f3n<\/sub> &#8211; f<sub>2\u00ba_iteraci\u00f3n<\/sub> \u0399\u0399 = 0,00006 &lt; 0,0001, por tanto usaremos \u00e9sta \u00faltima\u00a0<span style=\"color: #993300\"><strong>f = 0,02335<\/strong><\/span><\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<div style=\"clear: both;text-align: justify\"><\/div>\n<div style=\"clear: both;text-align: justify\">La longitud (L<sub>3<\/sub>) L<sub>3<\/sub>= L<sub>N-F<\/sub> = 170\u00a0m<\/div>\n<div style=\"clear: both;text-align: justify\">\n<div>La velocidad (V3) \u00a0V<sub>3<\/sub>= 4 Q \/ (\u03c0 D<sub>3<\/sub><sup>2<\/sup>) = 3,85\u00a0m\/s<\/div>\n<div>Las p\u00e9rdidas locales en ese tramo son la entrada\u00a0de dep\u00f3sito, un codo, una v\u00e1lvula de compuerta abierta y otra\u00a01\/4 abierta, por tanto:<\/div>\n<div style=\"padding-left: 120px\">\u03a3K<sub>3<\/sub> =\u00a0K<sub>ED<\/sub>\u00a0+ K<sub>codo<\/sub>+K<sub>Vabierta<\/sub> + K<sub>1\/4abierta<\/sub> = 1\u00a0+ 0,9 + 0,19 + 70*0,19= 15,39<\/div>\n<div>La p\u00e9rdida de carga resultante es:\u00a0\u00a0<strong><span style=\"color: #993300\">Hr<sub>3<\/sub>= (f<sub>3<\/sub>L<sub>3<\/sub>\/D<sub>3<\/sub>+\u2211K<sub>3<\/sub>)*V<sub>3<\/sub><sup>2<\/sup>\/(2g) = 51,33\u00a0m<\/span><\/strong><\/div>\n<\/div>\n<div><\/div>\n<div>Despejando la H<sub>turbinas<\/sub> de la f\u00f3rmula de Bernoulli<\/div>\n<div style=\"padding-left: 120px\"><em>H<sub>turbinas<\/sub>\u00a0=\u00a0(p<sub>2<\/sub>-p<sub>1<\/sub>)\/(\u03c1g) +z <sub>2<\/sub>\u00a0-z<sub>1<\/sub>\u00a0&#8211; H<sub>r<\/sub>\u00a0<\/em>= 136,64 m<\/div>\n<div><\/div>\n<div>Como las tres turbinas son iguales, la altura que proporciona cada una ellas ser\u00e1 1\/3 de la total. Por tanto, la potencia de cada una de ellas se calcular\u00e1 con la ecuaci\u00f3n E.8.<\/div>\n<div style=\"padding-left: 120px\"><strong><span style=\"color: #993300\"><em>P = \u03c1*g*Q*H\/3<\/em> = 8592,88 W<\/span><\/strong> \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0E.8<\/div>\n<div style=\"padding-left: 90px\"><\/div>\n<div><strong>Apartado 2.\u00a0<\/strong>Para calcular el golpe de ariete, se estudian los tramos por los que pasar\u00e1 el golpe de ariete. En este caso, el golpe de ariete se produce en A y va en sentido contrario a la corriente hasta llegar al dep\u00f3sito 2. Para saber el golpe de ariete, se utilizan las ecuaciones E.9 (F\u00f3rmula de Allievi) y E.10. (F\u00f3rmula de Micheaud).<\/div>\n<div style=\"padding-left: 120px\">\u0394H = c*V\/g \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0E.9 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u0394H = 2*L*V\/(g*T) \u00a0 \u00a0 \u00a0 E.10<\/div>\n<div>Donde:<\/div>\n<div><em>\u0394H: Golpe de Ariete<\/em><\/div>\n<div><em>c: celeridad media<\/em><\/div>\n<div><em>V: velocidad media<\/em><\/div>\n<div><em>L: longitud total<\/em><\/div>\n<div><em>T: tiempo de cierre de la v\u00e1lvula<\/em><\/div>\n<div>La celeridad de la onda (aproximada, pues el combustible no es agua) se calcula con la ecuaci\u00f3n E.11<\/div>\n<div style=\"padding-left: 120px\">c = 9900 \/ \u221a (48,3+k(D\/e)) \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0E.11<\/div>\n<div>La celeridad de la onda (c), depende del di\u00e1metro interior y del espesor. En la Tabla 2 se muestran los di\u00e1metros, espesores y valores de la celeridad de los cuatro tramos de la instalaci\u00f3n.<\/div>\n<div style=\"text-align: center\"><em>Tabla 2. Di\u00e1metros, espesores y celeridades<\/em><\/div>\n<div>\n<table>\n<tbody>\n<tr>\n<td width=\"73\"><strong>Tuber\u00eda<\/strong><\/td>\n<td width=\"57\"><strong>D interior<\/strong><\/td>\n<td width=\"43\"><strong>e<\/strong><\/td>\n<td width=\"10\"><strong>c<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td width=\"73\">Tramo 1 (D1-A)<\/td>\n<td width=\"57\">69mm<\/td>\n<td width=\"43\">1,5 mm<\/td>\n<td width=\"10\">1191,81 m\/s<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td width=\"73\">Tramo A-B<\/td>\n<td width=\"57\">69 mm<\/td>\n<td width=\"43\">1,5 mm<\/td>\n<td width=\"10\">1191,81 m\/s<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td width=\"73\">Tramo 2 (B-F)<\/td>\n<td width=\"57\">69 mm<\/td>\n<td width=\"43\">2 mm<\/td>\n<td width=\"10\">1239,19 m\/s<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td width=\"73\">Tramo 3 (F-N)<\/td>\n<td width=\"57\">76 mm<\/td>\n<td width=\"43\">2 mm<\/td>\n<td width=\"10\">1224,18 m\/s<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<p>Para calcular la celeridad media (E.12) es necesario conocer la longitud equivalente de cada tramo. Para ello hay que tener en cuenta la longitud de cada tramo y la longitud equivalente que produce cada uno de los accesorios.<\/p>\n<p style=\"padding-left: 120px\">c<sub>m<\/sub> = Ltotal \/\u00a0\u03a3(Li\/ci) \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0E.12<\/p>\n<\/div>\n<div>\u00a0Las longitudes equivalentes se calculan usando la Tabla 7.6 del formulario.<br \/>\n<img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"aligncenter wp-image-182\" src=\"https:\/\/blog.uclm.es\/mariacarmenmata\/wp-content\/uploads\/sites\/79\/2017\/01\/Captura-de-pantalla-2017-01-04-23.12.51-2-300x219.png\" alt=\"captura-de-pantalla-2017-01-04-23-12-51\" width=\"313\" height=\"229\" srcset=\"https:\/\/blog.uclm.es\/mariacarmenmata\/wp-content\/uploads\/sites\/79\/2017\/01\/Captura-de-pantalla-2017-01-04-23.12.51-2-300x219.png 300w, https:\/\/blog.uclm.es\/mariacarmenmata\/wp-content\/uploads\/sites\/79\/2017\/01\/Captura-de-pantalla-2017-01-04-23.12.51-2-768x562.png 768w, https:\/\/blog.uclm.es\/mariacarmenmata\/wp-content\/uploads\/sites\/79\/2017\/01\/Captura-de-pantalla-2017-01-04-23.12.51-2.png 771w\" sizes=\"auto, (max-width: 313px) 100vw, 313px\" \/><\/div>\n<div>Para los accesorios que no vienen en la tabla se usa la f\u00f3rmula E.13.<\/div>\n<div style=\"padding-left: 150px\">Le = K *D \/ f \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0E.13<\/div>\n<div>\n<div>Para calcular la velocidad media se aplica la f\u00f3rmula E.14<\/div>\n<div style=\"padding-left: 150px\">V<sub>m<\/sub> = \u03a3(LiVi)\/Ltotal \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0E.14<\/div>\n<\/div>\n<div>Para saber si hay que calcular el golpe de ariete con la f\u00f3rmula E.9 o con la E.10, es necesario saber la longitud cr\u00edtica de la tuber\u00eda (E.15)<\/div>\n<div style=\"padding-left: 150px\">Lc = T *c<sub>m<\/sub> \/2 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0E.15<\/div>\n<div>Si la longitud cr\u00edtica es mayor que la longitud total, se aplicar\u00e1 la E.10 (Micheaud) y sino se aplicar\u00e1 la E.9 (Allievi).<\/div>\n<div><\/div>\n<div>La Tabla 3 muestra las longitudes equivalente de cada uno de los tramos<\/div>\n<div style=\"text-align: center\"><em>Tabla 3. Longitudes equivalentes<\/em><\/div>\n<div>\n<table>\n<tbody>\n<tr>\n<td width=\"67\"><strong>Tuber\u00eda<\/strong><\/td>\n<td width=\"38\"><strong>L<\/strong><\/td>\n<td width=\"20\"><strong>Accesorio<\/strong><\/td>\n<td width=\"95\"><strong>L equival.<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td width=\"67\">Tramo D1-B<\/td>\n<td width=\"38\">50 m<\/td>\n<td width=\"15\">SD<\/td>\n<td width=\"95\">L =0,42*0,069\/0,02318<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td style=\"text-align: right\" colspan=\"4\" width=\"246\"><strong>Total D1-B\u00a0\u00a0 50 m + 1,25 m =51,25 m<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td rowspan=\"2\" width=\"67\">Tramo 2 (B-F)<\/td>\n<td rowspan=\"2\" width=\"38\">109 m<\/td>\n<td width=\"15\">2 codos<\/td>\n<td width=\"95\">L=2*30*0,069<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td width=\"15\">MT<\/td>\n<td width=\"95\">L=0,5*0,069\/0,02318<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td style=\"text-align: right\" colspan=\"4\" width=\"246\"><strong>Total B-F\u00a0\u00a0 109 m + 4,14 m + 1,48 m =114,62 m<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td width=\"67\">Tramo 3 (F-N)<\/td>\n<td width=\"38\">170 m<\/td>\n<td width=\"15\">ED<\/td>\n<td width=\"95\">L =1*0,076\/0,02318<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td width=\"67\"><\/td>\n<td width=\"38\"><\/td>\n<td width=\"15\">V1<\/td>\n<td width=\"95\">L=8*0,076<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td width=\"67\"><\/td>\n<td width=\"38\"><\/td>\n<td width=\"15\">V2<\/td>\n<td width=\"95\">L=900*0,076<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td width=\"67\"><\/td>\n<td width=\"38\"><\/td>\n<td width=\"15\">1 codo<\/td>\n<td width=\"95\">L=30*0,076<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td style=\"text-align: right\" colspan=\"4\" width=\"246\"><strong>Total F-N\u00a0\u00a0 170 m + 3,27 m + 2,28 m + 0,6 m + 68,4 m =244,56 m<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<\/div>\n<div>Con la ecuaci\u00f3n E.12<\/div>\n<div>c<sub>m<\/sub> = (51,25m+114,62+244,56)\u00a0\/ (51,25\/1191,81 + \u00a0114,62\/1239,19 + 244,56\/1224,18) = 1224,17 m\/s<\/div>\n<div><\/div>\n<div>Con la ecuaci\u00f3n E.13 se calcula la velocidad media\u00a0dando como resultado\u00a0V<sub>m<\/sub> = 4,18 m\/s<\/div>\n<div>La longitud cr\u00edtica tiene un valor de 306, 04 m. Como la longitud cr\u00edtica es menor que la longitud total, el golpe de ariete se calcular\u00e1 con la f\u00f3rmula de Allievi, obteni\u00e9ndose\u00a0<strong><span style=\"color: #993300\">\u0394H = 523,39 m<\/span><\/strong><\/div>\n<div><\/div>\n<div><strong>Apartado 3. <\/strong>Se va sustituir un tramo de tuber\u00eda compuesta por:<\/div>\n<ul>\n<li>Un tramo de 244,56 m + 85 m + 1,48 m + 2,07 m y di\u00e1metro 0,076 m<\/li>\n<li>Un tramo de \u00a085 m + 1,48 m + 2,07 m y di\u00e1metro 0,069 m<\/li>\n<\/ul>\n<div>Por tramo recto de 85 m de longitud de di\u00e1metro \u00bf??<\/div>\n<div>Para ello, usamos la f\u00f3rmula E.15, que permite calcular un tuber\u00eda equivalente a varias tuber\u00edas en serie.<\/div>\n<div><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"wp-image-183 aligncenter\" src=\"https:\/\/blog.uclm.es\/mariacarmenmata\/wp-content\/uploads\/sites\/79\/2017\/01\/Captura-de-pantalla-2017-01-05-00.12.53-300x68.png\" alt=\"captura-de-pantalla-2017-01-05-00-12-53\" width=\"176\" height=\"40\" srcset=\"https:\/\/blog.uclm.es\/mariacarmenmata\/wp-content\/uploads\/sites\/79\/2017\/01\/Captura-de-pantalla-2017-01-05-00.12.53-300x68.png 300w, https:\/\/blog.uclm.es\/mariacarmenmata\/wp-content\/uploads\/sites\/79\/2017\/01\/Captura-de-pantalla-2017-01-05-00.12.53.png 319w\" sizes=\"auto, (max-width: 176px) 100vw, 176px\" \/>\u00a0Para el caso que plantea el ejercicio, como ya tenemos calculadas los longitudes equivalentes de los accesorios que se incluyen en la tuber\u00eda equivalente, se puede simplificar quitando el t\u00e9rmino correspondiente a los coeficientes de p\u00e9rdida. La ecuaci\u00f3n quedar\u00eda del modo siguiente:<\/div>\n<div style=\"padding-left: 150px\">f * L<sub>total<\/sub> \/ De<sup>5<\/sup> = f<sub>1<\/sub> * L<sub>e_C-F<\/sub>\u00a0\/ D<sub>1<\/sub><sup>5<\/sup>+f<sub>3<\/sub> * L<sub>e_F-N<\/sub>\u00a0\/ D<sub>3<\/sub><sup>5<\/sup>\u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0E.15<\/div>\n<div>Donde<\/div>\n<div><em>f coeficiente de fricci\u00f3n de la nueva tuber\u00eda, puede ser calculado (aproximadamente) como (f1 &#8211; f3) \/ 2<\/em><\/div>\n<div>Al despejar el di\u00e1metro (De) de la ecuaci\u00f3n E.15, se obtiene: <strong><span style=\"color: #993300\">De = 0,074 m<\/span><\/strong><\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Ejercicio 2. (3,5 puntos) Se pretende transvasar 63 m3\/h de un l\u00edquido desde el dep\u00f3sito D2 al D1, mediante la instalaci\u00f3n mostrada en la figura, formada por tuber\u00edas de acero laminado nuevo, produciendo electricidad mediante las turbinas T1, T2 y T3. Datos: La v\u00e1lvula V1 es de compuerta, y est\u00e1 totalmente abierta, la v\u00e1lvula V2 &hellip; <a href=\"https:\/\/blog.uclm.es\/mariacarmenmata\/27-junio-2016-ejercicio-2\/\" class=\"more-link\">Seguir leyendo <span class=\"screen-reader-text\">Resoluci\u00f3n de Examen. 27 Junio 2016. Ejercicio 2.<\/span> <span class=\"meta-nav\">&rarr;<\/span><\/a><\/p>\n","protected":false},"author":176,"featured_media":0,"parent":0,"menu_order":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","template":"","meta":{"footnotes":""},"class_list":["post-153","page","type-page","status-publish","hentry"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/blog.uclm.es\/mariacarmenmata\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/153","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/blog.uclm.es\/mariacarmenmata\/wp-json\/wp\/v2\/pages"}],"about":[{"href":"https:\/\/blog.uclm.es\/mariacarmenmata\/wp-json\/wp\/v2\/types\/page"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.uclm.es\/mariacarmenmata\/wp-json\/wp\/v2\/users\/176"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.uclm.es\/mariacarmenmata\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=153"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/blog.uclm.es\/mariacarmenmata\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/153\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/blog.uclm.es\/mariacarmenmata\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=153"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}