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UNIVERSIDAD DE OVIEDO Área de Mecánica de Fluidos Departamento de Energía

ALUMNO: TEST TEMA 1 – LOS FLUIDOS 1. ¿Cuántos folios es necesario apilar (con un gramaje de 100 gr/m 2) para tener 1 Pa de presión bajo ellos?: a. b. c. d.

10 folios 1 folio 101300 folios Depende de la superficie del folio.

2. Un flujo laminar entre placas planas separadas una distancia h y de ancho b, presenta un perfil parabólico de ecuación v(y) = 3·Vmax·(h·y-y2)/h2 ¿Cuál es el valor del caudal volumétrico de paso?: a. b. c. d.

Vmax·h·b/2 Vmax·h2 2·Vmax·h·b/3 Vmax·h2/2

3. Inicialmente, un pistón encierra un volumen V o de aire patm (101300 Pa). Si se genera vacío tirando del émbolo hasta que se alcanza finalmente una presión relativa de -91170 Pa, determine el volumen final ocupado por el aire (supuesto proceso isotermo): a. b. c. d.

100·Vo 5·Vo No se puede alcanzar esa presión negativa 10·Vo

4. ¿A qué presión corresponden aproximadamente 30 metros de columna de agua?: a. b. c. d.

3 kg/cm2 0.3 atm 30 N/m2 30 bar

5. Un paleta de albañil (20x10 cm) se usa para esparcir una capa de 10 mm de espesor de hormigón (plástico de Bingham de tensión umbral de 200 Pa y viscosidad dinámica 60 Pa·s). ¿Qué fuerza se está aplicando cuando la paleta se desliza a 5 cm/s? : a. b.

260 N 30 kg

c. d.

1 kg 4N

MECÁNICA DE FLUIDOS GRADOS EN INGENIERÍA SEGUNDO CURSO

6. ¿Qué longitud total (de las ramas) debe tener un manómetro en U con un líquido rojo de densidad 840 kg/m3 para poder medir presiones de hasta 4.2 kPa en flujo de gases? a. b. c.

20 cm 2m 10 m

d.

1m

7. Considerando que, para pequeñas variaciones de volumen, el módulo de compresibilidad de un líquido se puede aproximar a: K = - p/(V/V), ¿qué incremento p de presión será necesario aplicar a un determinado volumen de agua (K=2.1 GPa) para conseguir una reducción de dicho volumen del 1%? a. b. c. d.

2.1 bar 210 bar 21 bar 21000 bar

8. ¿Cuál es la altura máxima a la que podrá subir el agua ( =0.073 N/m ,  =0º) por un tubo capilar de 2 mm de diámetro?: a. b. c. d.

2 mm 0 mm 7.3 mm 14.6 mm

9. Sobre el plano de la figura se tiene un campo de presiones de la forma p(x,y) = 2xy2 [Pa]. ¿Cuál es la fuerza total generada sobre dicho plano? a. b. c. d.

96 N 48 N 576 N 24 N

y H=2 m x

L=6 m

10. Un líquido tiene una viscosidad dinámica =2 cP (1 cP=10-3 Pa.s) y una densidad =800 kg/m3. Su viscosidad cinemática es: a. b. c. d.

2.5 m2/s 0.4 m2/s 2.5 mm2/s 0.4 mm2/s

NOTA: Marque la opción elegida con un círculo. Las puntuaciones son: Respuesta correcta: +1 punto; Respuesta incorrecta: -0.5 puntos ; Respuesta en blanco: 0 puntos.

UNIVERSIDAD DE OVIEDO Área de Mecánica de Fluidos Departamento de Energía

MECÁNICA DE FLUIDOS GRADOS EN INGENIERÍA SEGUNDO CURSO

ALUMNO: TEST TEMA 2 – Parte I. EC. CONSERVACION 󰇍 = 𝒚 𝒊 + 𝒙 𝒋, puede 1. Dado el campo de velocidad 󰇍𝑽 𝒕

afirmarse que este campo: a. b. c. d.

Es unidimensional Es bidimensional e incompresible Es bidimensional y compresible Es uniforme y no estacionario

2. El campo de velocidades dado por las siguientes componentes: 𝒖 = 𝟐𝒕𝒙𝟐 𝒚 ; 𝒗 = 𝟐𝒕𝒙𝒚 𝟐 ; 𝒘 = −𝟐𝒕𝟐

a. b. c. d.

0.6 cm/s 2.4 cm/s 1.2 cm/s 10 cm/s

7. Se tiene un flujo de agua estacionario en la tubería circular de la figura. La velocidad de entrada es uniforme y de valor 𝒖𝟎 = 𝟐 𝒎/𝒔. Si el perfil turbulento a la salida es del tipo 𝒖(𝒓) = 𝒖𝒎𝒂𝒙 (𝟏 − (𝒓 ⁄𝑹 )𝟕 ), determine el valor de 𝒖𝒎𝒂𝒙 a la salida.

es irrotacional: a. b.

En 𝑥 = 𝑦, ∀𝑡 En 𝑡 = 2

c. d.

∀𝑡 Nunca

3. Para el campo de velocidades dado por 󰇍𝑽 = 𝟒𝒕𝒙𝒊− 𝟐𝒕𝟐 𝒚 𝒋 + 𝟒𝒙𝒛𝒌󰇍󰇍 , ¿en qué instante la aceleración total es nula?: a. En 𝑡 = 2 b. En 𝑡 = 1 si x = z = 0

c. Nunca d. En 𝑡 = 4 si x = y = 1

4. Un flujo de agua de 40 kg/s circula a través de la tobera de la figura de diámetros D1=18 cm y D2=10 cm. Si la tobera tiene una longitud total de 50 cm, deter󰇍󰇍 ∙ 𝛁 󰇍󰇍 )𝑽 󰇍󰇍 , a su salida, mine la aceleración convectiva, (𝑽

a. 3.24 m/s

b. 2 m/s

c. 2.92 m/s

d. 2.57 m/s

8. En el tanque de la figura, ¿a qué altura h se estabiliza el nivel de agua para una velocidad de entrada v1=3 m/s? (Datos: Q3=0.01 m3/s; D1=5 cm; D2=7 cm). Considere Cd=1 y descarga atmosférica.

a. b. c. d.

2m 0.43 m 1.67 m 0.87 m

suponiendo flujo unidireccional y unidimensional: a. b. c. d.

36 m/s2 9 m/s2 18 m/s2 64 m/s2

5. Considere un volumen de control genérico con una única entrada “E” y una única salida “S”. Para que no exista variación interna de masa, de acuerdo con la ecuación integral de continuidad, debe cumplirse que: d 󰇍󰇍󰇍󰇍𝑅 ∙ d𝑆) = 0 ∫ 𝜌 𝑑𝜗 + ∮ 𝜌 (𝑉 d𝑡

a. b. c. d.

𝜗

𝑆

|𝑚󰇗𝐸 | = |𝑚󰇗 𝑆 | en cualquier caso |𝑄𝐸 | = |𝑄𝑆 | si el flujo es incompresible El volumen de control tenga velocidad nula a) y b) son correctas

6. Se introduce un aceite de densidad 900 kg/m 3 por la sección circular (1) para lubricar un cojinete a razón de 25 kg/h. Si el flujo sale radialmente por la sección (2), ¿cuál es la velocidad de salida?

9. El tanque de la figura contiene agua y aire. Siendo los caudales de entrada Q1=0.016 m3/s y Q2=0.098 m3/s, y el área del tanque At=2 m2, ¿a qué velocidad asciende la superficie libre?: a. b. c. d.

5.7 cm/s 65 cm/s 13 cm/s No sube, el sistema está en equilibrio

10. Un depósito cilíndrico de radio R=1 m y H=10 m, abierto a la atmósfera, contiene agua hasta H/2. De repente se abre una abertura de 1 cm2 en la parte inferior hacia la atmósfera. Calcule el tiempo de vaciado suponiendo un Cd=0.6. a. 3.67 h

b. 14.7 h

c. 29.4 h

d. 7.35 h

NOTA: Marque la opción elegida con un círculo. Las puntuaciones son: Respuesta correcta: +1 punto; Respuesta incorrecta: -0.5 puntos ; Respuesta en blanco: 0 puntos.



UNIVERSIDADDEOVIEDO ÁreadeMecánicadeFluidos DepartamentodeEnergía

MECÁNICADEFLUIDOS GRADOSENINGENIERÍA SEGUNDOCURSO





ALUMNO:

6. En una central termoeléctrica se deben disipar 55.6 MW de potencia en un río con un caudal típico de 2.6 m3/s y 14ºC aguas arriba de la central. Determine la tempera‐ tura aguas abajo de la central. (Nota:Cp,agua=4280J/kg∙K).

TESTTEMA2–ParteII.Ecs.MOMENTOYENERGÍA, FLUIDOESTÁTICAYFLUJOIDEAL 1.¿Cuáleselvalordeladife‐ renciadepresiónentreAy B?(Nota:oil=850kg/m3, Hg=13600kg/m3,H2O=1000 kg/m3). a. b.

935mmH2O 420Pa

a.19ºCb.17.5ºCc.15.7ºCd.21ºC

c. d.

7.Enelconductocirculardelafigu‐ ra se mide el cambio de presión generado por la contracción me‐ dianteunmanómetro demercurio. Si D1=8 cm y D2=5 cm, ¿cuál es el caudaldepasodeaguasih=58cm?

50mmH2O 80mmHg

2.Calcularlafuerzahidrostá‐ tica que ejerce el agua sobre lapresade lafigura,de30m deanchototal.

a.2.43m3/minc.0.96m3/min b.3.22m3/mind.1.53m3/min

a.1881.6MN b.940.8MN c.1176MN d.2352MN

8.Siellíquidomanométricodela figuraesagua,determineelcau‐ daldeairequecirculaporlatube‐ ría(D=6cm)cuandoseleeh=1cm enelmanómetro.

3. Calcular el espesor de una esfera hueca de acero (=8000 kg/m3) de 20 cm de diámetro exterior para quesemantengaafloteenagua,perocompletamen‐ te sumergida a ras de la superficie libre. (Nota:Volesfera= D3/6).



a.192m3/hb.156m3/hc.130m3/hd.255m3/h 9.Asumiendoflujoidealenladescargadeltanquede agua, ¿cuál es el valor máximo admisible de h para quenoaparezcacavitación?(Nota:Pv,agua=3.2kPa)

a.2.2mmb.5.8mmc.10.2mmd.4.35mm

a. b. c. d.

4. Un motor de avión anclado en un banco de ensayos aspira aire a condiciones normales (patm) en la sección 1 (1=1.2 kg/m3, A1=0.5m2 yV1=250m/s). Larelaciónentreelflujomásicodeaireycombustible es30:1.Silosgasesdecombustiónsalenporlasec‐ ción 2 (A2=0.4 m2 y V2=900 m/s) a patm, ¿cuál es la valordelafuerzaRXasoportarenelapoyo?

1.78m 0.63m 3.64m Nocavitayaque descargaapatm 

10. La figura presenta un sifón clásico saliendo de un depósito de grandes dimensiones. El sis‐ tema funciona de manera esta‐ cionaria. Suponiendo flujo ideal, si la velocidad de salida es v2= 1m/s,h=30cmyL=20cm,¿cuán‐ tovaleH?

a.351kNb.102kNc.426kNd.177kN 5. Una corriente de aire, (aire=1.2kg/m3) a15m/sen el interior del tubo, descarga contraunconoderegulacióna patm.¿Quéfuerzaejerceelaire sobreelcono?

a.25cmb.500cmc.5cmd.50cm NOTA: Marquelaopciónelegidaconun círculo.Laspuntuacionesson: Respuestacorrecta:+1punto;Respuestaincorrecta:‐0.5puntos;Respuesta enblanco:0puntos.

a.4.8kgb.2.4kgc.1.2kgd.3.6kg





UNIVERSIDAD DE OVIEDO Área de Mecánica de Fluidos Departamento de Energía

ALUMNO: TEST TEMA 3 – TRANSPORTE DE FLUIDOS

b. 150 s

c. 90 s

6. El perfil de velocidad para un flujo newtoniano laminar entre placas planas (con arrastre viscoso y salto de presión) es 󰇛󰇜 

1. Calcule el mínimo tiempo que tardaría en rellenar un vaso de agua (270 cm3) bajo un grifo (1 cm de diámetro de boquilla) si no se quiere agitar el agua del vaso (flujo laminar a la descarga). Nota: νagua = 10-6 m2/s. a. 15 s

MECÁNICA DE FLUIDOS GRADOS EN INGENIERÍA SEGUNDO CURSO

a. ∗ 

d. 3 s

 

c. 3 kPa/m d. 1.8 kPa/m

4. Un aceite de 950 kg/m3 de densidad y 2·10-5 m 2/s de viscosidad cinemática fluye por una tubería de 30 cm de diámetro, 100 metros de longitud y rugosidad relativa εr=0.0002. Si la pérdida de carga es de 8 m, ¿cuál es el valor del caudal de paso? Nota: bastan dos iteraciones. c. 0.67 m3/s d. 0.42 m3/s

5. Por la tubería horizontal mostrada en la figura circula un caudal de agua de 2400 l/min. Los manómetros miden una presión relativa de P1=12000 y P2=10000 Pa. Determínese la potencia disipada por fricción viscosa en la tubería si L=25 m y D= 250 mm. a. b. c. d.

80 W 3.2 kW 480 W 4.8 kW

 

. Deter-

b. ∗ 

  



 c. ∗  d. ∗  0  

b. 161 kW

c. 100 kW

d. 85.5 kW

8. Una bomba aspira 120 m3/min de agua desde un depósito cuya presión manométrica es de 0.5 bar. Si se estiman las pérdidas de carga en la aspiración en 6 m, calcule la máxima cota a la que se puede colocar la bomba sin que haya riesgo de cavitación. Nota: Pv = 3.0 kPa; Patm = 100 kPa; NPSHr (m) = 4 + 0.5·Q2 (m3/s)

3. Calcule la pérdida de carga por unidad de longitud en una tubería horizontal, de 15 cm de diámetro y 0.2 mm de rugosidad, por la que fluye agua a 5 m/s.

a. 0.21 m3/s b. 0.34 m3/s

󰇛  󰇜 

7. Una bomba cuya curva característica es HB (m) = 150 – 3000·Q2 (Q en m3/s) se emplea para bombear agua en el circuito de la figura. Determine el valor de la potencia consumida por la bomba si se sabe que tiene un rendimiento del 73%. a. 53.5 kW

89300 810 28500 No se puede saber (falta la rugosidad)

a. 0.2 kPa/m b. 7 kPa/m



mine la condición para que el flujo neto sea nulo.

2. Un aceite de densidad 900 kg/m3 y muy alta viscosidad cinemática 0.0002 m2/s asciende por la tubería mostrada en la figura. Con esos datos, ¿qué valor se tiene del número de Reynolds? a. b. c. d.

∗

a. 1.25 m

b. –1.25 m

c. 0.75 m

d. 3 m

9. Determine el número de Froude que se tiene en la sección de salida (2) bajo la compuerta (de ancho b constante) si y1=3 m e y2=0.5 m. Nota: Se puede considerar que V1≈0. a. 3.2

b. 1.6

c. 0.85

d. 1.0

10. Un canal de sección triangular, de ángulo α=120º y pendiente S0=1.75%, desagua un caudal estacionario de 16 m3/s. Si el factor de fricción en el lecho del canal es n=0.012, ¿qué tipo de flujo se tiene en el canal? 

⁄  ⁄ 

Nota:     

a. Crítico b. Subcrítico

con    ⁄ . c. Supercrítico d. Indeterminado

NOTA: Marque la opción elegida con un círculo. Las puntuaciones son: Respuesta correcta: +1 punto; Respuesta incorrecta: -0.5 puntos ; Respuesta en blanco: 0 puntos.

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ALUMNO: TEST TEMAS 4 y 5 – ANALISIS DIMENSIONAL Y FLUJO EXTERNO 1. Una pelota de fútbol, diseñada para ser chutada a 96 km/h al nivel del mar (ρ ρaire = 1.2 kg/m3 ; µaire = -5 1.8·10 Pa·s), se va a ensayar en un túnel hidrodinámico (ρ ρagua = 1000 kg/m3 ; µagua = 10-3 Pa·s) a escala reducida 1:4. ¿Cuál es el factor de escala entre la fuerza medida en el ensayo y la realidad? a. 3.7:1

b. 16:1

c. 2:1

d. 4:1

2. Un barco de 150 m de eslora (longitud), navegando en alta mar a 18 nudos (1 kn ≈ 0.5 m/s), se ensaya a escala en un canal con agua de mar mediante un modelo de 3 m de longitud. Si la potencia medida es de 2.8 W, ¿cuál será potencia de avance requerida en el barco real? a. 9.11 MW b. 0.35 MW c. 2.47 MW d. 4.25 MW 3. El túnel de viento subsónico más grande del mundo (NASA Ames) es un túnel abierto atmosférico (ρ ρ=1.2 kg/m 3 ; a=340 m/s), que tiene una sección de ensayo máxima de 12x24 m2 y un caudal máximo de operación de 12800 m3/s. Se quiere ensayar a escala un Airbus A320, de 34 m de envergadura alar, cuando vuela a 800 km/h a 10 km de altitud (ρ ρ=0.41 kg/m3 ; a=295 m/s). Determine la sección de ensayo necesaria para conseguir semejanza perfecta. a. 12x24 m2 b. 5x10 m2 c. 1x2 m2 d. >(12x24) m2 4. Bajo ciertas condiciones de viento, los cables del tendido eléctrico ululan emitiendo sonidos (resonancias) a determinadas frecuencias. ¿Cuál es la velocidad de viento lateral que debe impactar sobre un cable de 8 mm de diámetro para generar el sonido de una nota en Do (262 Hz)? a. 0.5 m/s

b. 10 m/s

c. 5 m/s

MECÁNICA DE FLUIDOS GRADOS EN INGENIERÍA SEGUNDO CURSO

5. Un flujo uniforme de aire (ν νaire = 1.5·10-5 m 2/s), con U=20 m/s, incide sobre una placa plana. Se coloca un tubo de Pitot (en el interior de la capa límite turbulenta y a 2 mm de altura respecto de la placa) midiendo un valor de h=16 mmH2O. Determine la distancia x a la que se encuentra el Pitot respecto del origen de la placa. Notas:





⁄   

󰇡󰇢 

a. 400 mm

;







b. 180 mm

.

⁄ 



con



  󰇡 󰇢

c. 15 mm



d. 235 mm

6. Una chimenea de 30 metros de altura y 80 cm de diámetro tiene un par resistente máximo en su base de 243 kN·m. Si el CD de la chimenea se estima en 0.5 (basado en su área frontal), estime qué máxima ráfaga de aire es capaz de soportar sin romperse. a. 135 km/h b. 85 km/h c. 340 km/h d. 170 km/h 7. Un globo esférico tiene un volumen de 2000 m3 de aire caliente (a 75ºC y Patm) para elevar una carga en la cesta de 225 kg. Determine la velocidad ascensional del mismo, en condiciones estacionarias, a nivel del mar (ρ ρ=1.18 kg/m3). Suponga CD=0.2. Nota: R=287 J/kg·K. Ec. Gases:    . (Pista: el aire caliente también pesa, bastante más que la cesta…) a. 30.5 m/s

b. 7 m/s

c. 2.5 m/s

d. 15 m/s

8. Calcule el CD del Airbus A320 a su velocidad de crucero de 800 km/h si sus motores tienen un empuje de 30.6 kN, el avión pesa 75 toneladas y su CL=0.6. a. 0.2

b. 1.2

c. 0.09

d. 0.025

9. La fórmula de Stokes,     , permite saber la fuerza de arrastre para una esfera en flujo laminar. ¿Qué valor de CD se tiene en este caso? a. 64/Re

b. 3πη

c. 24/Re

d. 0.4

10. Un coche de masa 1200 kg y C D=0.3, con área frontal de 1.8 m2 circula a 120 km/h. Determine la distancia recorrida por el coche si reduce su velocidad a 60 km/h únicamente por freno aerodinámico. Nota: ρaire=1.2 kg/m3. a. 2.5 km d. 25 m/s

b. 0.25 km

c. 0.75 km

d. 1.5 km

NOTA: Marque la opción elegida con un círculo. Las puntuaciones son: Respuesta correcta: +1 punto; Respuesta incorrecta: -0.5 puntos ; Respuesta en blanco: 0 puntos....