Presión de un tanque. Manómetro de fluidos múltiples.
El agua en un tanque se presuriza con aire y se mide la presión con un manómetro de fluidos múltiples, como se muestra en la figura. El tanque está en una montaña a una altitud de 1400 m, donde la presión atmosférica es de 85.6 kPa. Determine la presión del aire en el tanque si h1 = 0.1 m, h2 = 0.2 m, y h3 = 0.35 m. Tome las densidades del agua, el aceite y el mercurio como 1000 kg/m3, 850 kg/m3, y 13600 kg/m3, respectivamente.
Respuesta: 130 kPa
1. Presión de un tanque. Manómetro en “U”
Se usa un manómetro para medir la presión en un tanque. El fluido que se utiliza tiene una gravedad específica de 0.85 y la elevación de la columna en el manómetro es de 55 cm, como se muestra en la figura 3-12. Si la presión atmosférica local es de 96 kPa, determine la presión absoluta dentro del tanque.
Respuesta: 100.58 kPa
2. Presión de un tanque. Manómetro de fluidos múltiples.
El agua en un tanque se presuriza con aire y se mide la presión con un manómetro de fluidos múltiples, como se muestra en la figura. El tanque está en una montaña a una altitud de 1400 m, donde la presión atmosférica es de 85.6 kPa. Determine la presión del aire en el tanque si h1 = 0.1 m, h2 = 0.2 m, y h3 = 0.35 m. Tome las densidades del agua, el aceite y el mercurio como 1000 kg/m3, 850 kg/m3, y 13600 kg/m3, respectivamente.
Respuesta: 130 kPa
3. Calibración de un hidrómetro
El hidrómetro se calibra de manera que, en agua pura, da una lectura exactamente de 1.0, en la interfaz aire-agua.
a) Obtenga una relación para la gravedad específica de un líquido como función de la distancia ∆z a partir de la marca correspondiente al agua pura
b) Determine la masa del plomo que debe colocarse en un hidrómetro de 1 cm de diámetro y 20 cm de longitud, si debe flotar hundido hasta la mitad (la marca de 10 cm) en agua pura.
Respuesta: a) —, b) 7.8 g
4. Flotación de objetos sumergidos en el mar
Se usa una grúa para bajar objetos pesados en el mar (densidad = 1025 kg/m3) para un proyecto de construcción submarina. Determine la tensión en el cable de la grúa debida a un bloque rectangular de concreto (densidad = 2300 kg/m3) de 40 x 40 x 30 cm cuando está:
a) Suspendido en el aire
b) Sumergido totalmente en el agua
Respuesta: a) 10.8 kN, b) 6 kN
5. Altura de una montaña (Barómetro)
El barómetro de un montañista da una lectura de 930 mbars al principio de una caminata y de 780 mbars al final de ella. Suponga una densidad promedio del aire de 1.20 kg/m3, y desprecie el efecto de la altitud sobre la aceleración gravitacional local. Determine:
a) La distancia vertical que ha escalado.
Respuesta: 1274 m
6. Presión de un dispositivo de cilindro y émbolo
Un gas está contenido en un dispositivo de cilindro y émbolo en posición vertical. El émbolo tiene una masa de 4 kg y un área de la sección transversal de 35 cm2. Un resorte comprimido arriba del émbolo ejerce una fuerza de 60 N sobre éste.
Si la presión atmosférica es de 95 kPa, determine:
a) La presión en el interior del cilindro.
Respuesta: 123.4 kPa
7. Manómetro de doble fluido
Considere un manómetro de doble fluido sujeto a un tubo de aire. Si la gravedad específica de uno de los fluidos es 13.55, determine:
a) La gravedad específica del otro fluido para la presión absoluta indicada del aire. Tome la presión atmosférica como de 100 kPa.
Respuesta: a) 1.33
8. Recipiente con fluidos múltiples
Un recipiente con fluidos múltiples está conectado a un tubo en U. Para las gravedades específicas y las alturas de las columnas de los fluidos dadas, determine:
a) La presión manométrica en A.
Respuesta: a) 471 Pa
9. Flotación. La punta del iceberg.
Considere un bloque cúbico grande de hielo que flota en el mar. Las gravedades específicas del hielo y del agua de mar son 0.92 y 1.025, respectivamente. Si una parte de 10 cm de alto del bloque de hielo se extiende por encima de la superficie del agua, determine:
a) La altura del bloque de hielo por abajo de la superficie.
Respuesta: a) 87.6 cm
10. Manómetro de tubos inclinados (Agua-agua)
Dos tanques de agua están interconectados mediante un manómetro de mercurio con los tubos inclinados. Si la diferencia de presión entre los dos tanques es de 20 kPa, calcule:
a) El valor de a
b) El valor de θ. (3-51)
Respuesta: a) 7.5 cm, b) 34º
11. Manómetro de tubos inclinados (Agua-aire)
Se mide la presión del agua que fluye por un tubo mediante la disposición que se muestra en la figura. Para los valores dados, calcule:
a) La presión en el tubo.
Respuesta: a) 33.57 kPa
Referencias
Y. A. Cengel, J. M. Cimbala (2006). Mecánica de Fluidos. Fundamentos y Aplicaciones. McGraw-Hill