Guía 1: Redes Abiertas

PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE
ESCUELA DE INGENIERIA
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA HIDRAULICA Y AMBIENTAL
ICH-2102 MECÁNICA DE FLUIDOS APLICADA
Guía 1: Redes Abiertas
II Semestre del 2011
Problema 1
El sistema de la figura permite elevar aguas desde el estanque A al estanque B. La
impulsión se realiza mediante una bomba que capta el agua mediante una tubería de
succión y la conduce a través de tres tuberías de distinto diámetro conectadas en serie. La
tubería de succión presenta una pérdida singular en la salida del estanque A (K1), tiene un
diámetro igual a D1 = 200 mm y su longitud es despreciable. Se pide determinar la potencia
necesaria para que el sistema de la figura permita disponer de un caudal de regadío Qs= 10
l/s, distribuidos uniformemente en la tubería 1 y que al estanque B llegue un caudal de Q =
50 l/s. Además considere que existe una entrega puntual en el nodo D de Q = 10 l/s.
Considere además: 
 Factor de fricción constante e igual para todas las tuberías: f = 0,02.
 Singularidad a la salida del estanque A: K1 = 1,5
 Singularidad a la entrada del estanque B: K3 = 1,0
 Singularidad en el nodo D: K2 = 2,5 (considere velocidad de salida)
 Eficiencia de la bomba: h= 80 %.
Problema 2
El sistema de la figura muestra un esquema del suministro de agua potable y de regadío de
una parcela. El estanque A provee de agua a un estanque de almacenamiento (estanque B) y
a un sistema de aspersores ubicados a lo largo de la tubería 5 para regar una plantación de
maíz., cuyo consumo total es de 0,3 l/s. Dado que la cota piezométrica en el punto F debe
ser como mínimo de 90 m, para que el sistema de aspersores funcione correctamente, se
instaló una bomba en la tubería 4.
Las características de cada tubería se resumen en la siguiente tabla:
Se pide:
a) Calcular el caudal máximo que puede circular desde estanque A al estanque B.
b) Calcular la potencia mínima que consume la bomba y el coeficiente de la válvula si
el caudal que llega al estanque B es igual al caudal calculado en a).
c) Determinar si es posible modificar la posición de los elementos del sistema (válvula
y bomba) de manera de aumentar el caudal que llega al estanque B. Plantee las
ecuaciones que justifiquen su respuesta (no se pide resolver, sólo se pide plantear
las ecuaciones y explicar claramente).
Considere que:
• Todas las pérdidas singulares, con excepción de la válvula, son despreciables.
• En el punto F, el caudal saliente es 0.
• Dada las condiciones climáticas del lugar, considere que la masa específica del agua es de
990 kg/m3
P
• Altura de presión de vapor relativa v  10m.c.a.

• La eficiencia de la bomba es de un 75%
Problema 3
Para abastecer de agua a un poblado que se encuentra situado a 1.000 m.s.n.m. se utiliza el
sistema mostrado en la figura, el que cuenta con una bomba que permite que el agua pueda
ser transportada desde el estanque A al estanque B.
Cuando se construyó la instalación (década del 60), a la tubería se le realizó una
terminación rugosa y se utilizó una bomba que hoy día es considerada poco eficiente. En la
actualidad (año 2010) gracias a la aparición de nuevas técnicas de construcción, materiales,
tecnología y capital humano, se puede reacondicionar la instalación, logrando disminuir sus
costos.
Ud. es contratado por una consultora, dado sus conocimientos del curso Mecánica de
Fluidos Aplicada y se le pide que evalúe el proyecto, es decir comparar el caso base v/s el
caso con proyecto.
Caso Base: dejar la instalación funcionando sin realizar ningún cambio.
Caso con proyecto: realizar una inversión para mejorar el sistema y lograr disminuir los
costos. La inversión incluye bomba, tubería y estudios ingenieriles.
Ud. ha investigado y recopilado la siguiente información:
Con el fin de poder determinar las características de funcionamiento del sistema, en
un tramo de 300 m de largo dentro de la tubería se midió la diferencia de cota
piezométrica (h = 2 m, para Q=0.5 m3/s, D=0.5 m).
Se pide:
a) (6pts) Comparar el VAN de cada proyecto.
Comente sus resultados.
La fórmula para calcular el Valor presente Neto (VAN) es:
Dónde:
I0: Valor de la inversión.
Vt: Flujos de caja en cada periodo.
r: tasa de descuento.
n: horizonte de evaluación.
Problema 4
Una empresa lo ha contratado a usted para diseñar dos tramos de tuberias que se muestran
en el sistema de la figura. Se necesita elegir los diametros mas adecuados para minimizar
los costos, de tal manera que al estanque B llegue un caudal de 200 l/s. Para esto usted
dispone de la siguiente informacion: