Question

Por una tubería horizontal, circula agua de mar, como parte de un proyecto de investigación, desarrollado por uno de los grupos de física de la UNAD. La tubería inicialmente tiene un diámetro de d1 cm (5,66) y se estrecha hasta tener un diámetro de d2 cm (3,64). Uno de los objetivos del proyecto, consiste en determinar el caudal volumétrico del agua de mar. Cuando el agua de mar fluye por la tubería, la presión manométrica en las dos secciones son de P1 kPa (32,4 x10³) y P2 kPa (23,4 x10³) respectivamente. Con base en esta información, determine el valor del caudal volumétrico o gasto del agua de mar.

Answer 1

Respuesta: 

Debido a que la presión es en la tubería y aquí va circulando un fluido, asumiremos que el instrumento arrojo presiones dinámicas. 

La presión dinámica viene definido por la siguiente ecuación:

                                                        P = 0.5·ρ·V² 

Donde:

P = presión
ρ = densidad (1000 kg/m³)
V = velocidad

Para cada presión se calcula la velocidad. 

P₁ = 32400 Pa

                                           32400 Pa = 0.5·(1000 kg/m³)·V² 

                                                  V₁ = √64.8 m²/s² = 8.04 m/s

P₂ = 23400 Pa 

                                               23400 Pa = 0.5(1000 kg/m³)·V²

                                                   V₂ = √46.8 m²/s²  = 6.84 m/s

Ahora el flujo volumétrico viene dado por: 

                                                              Q = A·V

Donde: 
Q = caudal
A = área ( A = π·r²  para un circulo)
V = velocidad

Tenemos entonces para las velocidades: 

V₁ = 8.04 m/s y d₁ = 0.0566 m 

                              Q₁ = 8.04 m/s · π·(0.0566 m /2)² =  0.02022 m³/s

V₂ = 6.84  m/s y d₂ = 0.0364 m

                              Q₂ = 6.84 m/s · π·(0.0364 m /2)² = 0.00711 m³/s

El flujo volumétrico para la primera tubería es de 0.02022 m³/s y después de la reducción es de 0.007117 m³/s.