BLOQUE 5 - 1 Problema 1. Se está bombeando aceite de soya a través de un tubo de diámetro constante y con una velocidad de flujo en estado estacionario. Una bomba suministra un flujo de 209.2 J/ kg masa de fluido. La presión absoluta de entrada de la tubería a la bomba es 103.4 kN/m 2. La sección de salida de la tubería corriente abajo de la bomba está 3.35 m por arriba de la entrada y la presión de salida es 172.4 kN/m 2. Las tuberías de entrada y salida tienen el mismo diámetro. El flujo es turbulento. Calcule la pérdida por fricción en el sistema. Véase en el apéndice A.4 las propiedades del aceite de soya. La temperatura es de 303.2 K. ( = 919 kg/m3; = 40x10-3 Pa.s) Problema 2. Una tubería instalada para atravesar una gran distancia conduce petróleo a velocidad de 795 m3/día. La presión del petróleo alcanza 1793 kPa manométricas al salir de la estación de bombeo 1. A la entrada de la estación 2, la presión es de 862 kPa manométricas. La segunda estación está 17.4 m más alta que la primera. Calcule la pérdida por fricción en J/kg de petróleo. La densidad del aceite es de 769 kg/m3. Problema 3. Cierta cantidad de agua a 20 °C se bombea desde el fondo de un gran tanque de almacenamiento, donde la presión manométrica es de 310.3 kPa, hasta una boquilla que se encuentra 15.25 m por arriba del fondo del tanque y se descarga a la atmósfera con una velocidad en la boquilla de 19.81 m/s. La tasa de flujo del agua es de 45.4 kg/s. La eficiencia de la bomba es del 80% y al eje de la bomba se le aportan 7.5 kW. Calcule lo siguiente: a) La pérdida por fricción en la bomba. b) La pérdida por fricción en el resto del proceso. Problema 4. El agua caliente de un tanque de almacenamiento abierto, que está a 82.2 °C, se bombea a velocidad de 100 gal/min. La línea del tanque de almacenamiento a la aspiración de la bomba es de acero, de 20 ft de longitud y 2 pulg de cédula 40 y contiene tres codos. La línea de descarga de la bomba tiene 200 ft de tubería de 2 pulg y contiene 2 codos. El agua se descarga a la atmósfera a una altura de 20 ft por encima del nivel en el tanque de almacenamiento. a) Calcule todas las pérdidas por fricción. b) Obtenga un balance de energía mecánica y determine el valor de W, para la bomba. c) ¿Cuál es la potencia de la bomba cuando su eficiencia alcanza el 75%? Problema 5. Una bomba está moviendo agua a temperatura constante a través de un tubo de 50 mm de diámetro interior que viene de un estanque de nivel constante y llega a 15,3 m más arriba del estanque, en donde el agua cae a una cámara de presión mantenida a 0.7 kgf/cm 2 (man). El agua está siendo bombeada a razón de 113 l/min, la resistencia que la fricción opone al flujo en la bomba y en la tubería alcanza 3.65 kgf-m/kgm de agua. La motobomba absorbe 1.0 hP. Calcular la eficiencia de la motobomba.
BLOQUE 5 - 2 Problema 1. A través de una tubería horizontal de 6 pulgadas Ced 40 fluye gasolina a 20°C con una viscosidad de 0.667 cp y una densidad relativa de 0.76. Si el caudal es de 2000 l/min y si la tubería es de 150 m de longitud. ¿Cuál será la presión de entrada que deberá proporcionar una bomba si la descarga se hace a la presión atmosférica? Problema 2 . Una bomba extrae agua de un tanque a razón de 570 l/min a través de una tubería de 5 pulgadas, cédula 40. La toma de la bomba tiene 25 m de tubo e incluye una válvula de globo y 3 codos de 90°. La descarga de la bomba consiste en una tubería de 5 pulgadas de 3 m de longitud en la que se encuentra una válvula de globo, y posteriormente hay una reducción de 5 a 2 pulgadas. El tramo de dos pulgadas es de 300 m y sobre él se encuentran 2 codos de 90°, una válvula de retención y una de globo. La descarga es a la intemperie a 6 m sobre el nivel del tanque. La tubería es de acero comercial. ¿Cuál es la potencia requerida? La temperatura de operación es de 30°C. Problema 3. Se debe bombear 3 kg/s de ácido sulfúrico de densidad igual a 1650 kg/m3 y una viscosidad de 8.6 cps a través de una tubería de plomo de 50 mm de diámetro interno y 800 m de longitud, elevándolo además 15 m. Si la eficiencia de la bomba es de 50%, ¿Cuál será la potencia necesaria? Problema 4. Una bomba suministra 0.200 pies3/s de salmuera con densidad de 1.15 g/cm 3 a un tanque abierto con un área extensa de corte transversal. La línea de aspiración tienen un diámetro interior de 3.548 pulg y el diámetro de la línea de descarga de la bomba mide 2.067 pulg. El flujo de descarga pasa a un tanque abierto y el extremo abierto de esta línea está 75 pies por encima del nivel del líquido en el tanque de alimentación. Si las pérdidas por fricción en el sistema de tuberías son 18.0 pies-lb f/lbm. ¿qué presión deberá desarrollar la bomba y cuál es la potencia de la bomba si la eficiencia es de 70%?. El flujo es turbulento. Problema 5. Se está probando una bomba centrífuga para determinar su rendimiento durante la prueba, la lectura de la presión en la línea de succión de 0.305 m de diámetro, adyacente a la cubierta de la bomba, es de – 20.7 kPa (vacío por debajo de la presión atmosférica). En la línea de descarga, con un diámetro de 0.254 m en un punto que se encuentra 2.53 m arriba de la línea de succión, la presión manométrica es de 289.6 kPa. El flujo de agua desde la bomba se mide en 0.1133 m 3/s. (La densidad puede suponerse de 1000 kg/m3). Calcule la salida en kW de la bomba.
BLOQUE 5 - 3 Problema 1. Se está bombeando agua desde un depósito de agua abierto a razón de 2.0 kg/s a 10 °C hasta un tanque de almacenamiento abierto que se encuentra a 1500 m de distancia. La tubería es de cédula 40, de 3½ pulg, y las pérdidas por fricción del sistema son de 625 J/kg. La superficie del depósito de agua está 20 m por encima del nivel del tanque de almacenamiento. La bomba tiene una eficiencia del 75%. a) ¿Cuál es la potencia en kW que requiere la bomba? b) Si no estuviera la bomba en el sistema, ¿habría flujo? Problema 2. Un aceite que tiene densidad de 833 kg/m3 y viscosidad de 3.3x10-3 Pa.s se bombea desde un tanque abierto hacia un tanque con sobrepresión que se mantiene a 345 kPa manométricos. El aceite es bombeado desde una entrada en un lado del tanque abierto, a través de una línea de tubería de acero comercial que tiene un diámetro interior de 0.07792 m, a una tasa de 3.494x10-3 m3/s. La longitud de la tubería recta es de 122 m y la tubería contiene dos codos (90°) y una válvula de globo abierta a la mitad. El nivel de líquido en el tanque abierto es de 20 m por encima del nivel del líquido en el tanque con sobrepresión. La eficiencia de la bomba es del 65%. Calcule la potencia en kW de la bomba. Problema 3. ¿Qué potencia se requiere en una bomba que moverá 0.1 pies3/s de agua que tiene viscosidad dinámica de 2.11x10-5 lbf-s/pie2 a través de una tubería de 3 pulg de diámetro y 200 pies de longitud, para descargar a la misma elevación con una presión absoluta de 20 lbf/pulg2? La tubería está hecha de acero comercial. La presión a la entrada es la atmosférica. Problema 4. Se bombea agua de un depósito a un tanque de almacenamiento situado en la parte superior de un edificio, utilizando para ello una bomba centrífuga. Entre las dos superficies existe una diferencia de nivel de 60 m. La tubería de entrada está a 3 m por debajo de la su perficie del agua y las condiciones son tales que el nivel permanece constante. El tanque de almacenamiento está abierto a la atmósfera y el nivel permanece constante. La tubería de entrada al tanque de almacenamiento está a 2 m por debajo de la superficie. El sistema de tuberías antes de la bomba está formado por 60 m de tubería de 6 pulgadas Cd 40 de hierro y contiene 2 codos de 90° y una válvula de compuerta abierta. Después de la bomba hay 100 m de tubo de 4 pulgadas Cd 40 de hierro galvanizado con una válvula de compuerta abierta y 3 codos de 90°. Se desea mantener un flujo de agua de 2500 l/min. La temperatura del agua es de 20 °C. Si la eficiencia del motor bomba es de 60 %. ¿Cuál sería el costo del bombeo diario si el kW/h cuesta 10 pesos? Problema 5. Para abastecer de agua a una caldera se trae el líquido desde un tanque elevado . El agua está a 82 °C y se bombea a razón de 380 l/min. La tubería es de acero comercial. La temperatura de salida del vapor de la caldera es de 200 °C y está saturado. La eficiencia de la bomba es de 85%. ¿Cuál debe ser la potencia de la bomba? Condiciones: Diámetro de succión 4 pulgadas.
Diámetro de de descarga 2 pulgadas. Altura del líquido en el tanque de almacenamiento 4.0 mts. Altura nivel de succión a base del tanque de almacenamiento 6.0 mts. Distancia horizontal a partir de la descarga de la bomba a la vertical 40 mts. Altura vertical des primera horizontal a segunda horizontal 3 mts. Distancia de segunda horizontal a la entrada de la caldera 20 mts. Presión en tanque de almacenamiento, atmosférica. Presión en la caldera 15.857 kgf/cm2. Agregar codos y coples necesarios.
BLOQUE 5 - 4 Problema 1. Se está bombeando aceite de soya a través de un tubo de diámetro constante y con una velocidad de flujo en estado estacionario. Una bomba suministra un flujo de 209.2 J/ kg masa de fluido. La presión absoluta de entrada de la tubería a la bomba es 103.4 kN/m 2. La sección de salida de la tubería corriente abajo de la bomba está 3.35 m por arriba de la entrada y la presión de salida es 172.4 kN/m 2. Las tuberías de entrada y salida tienen el mismo diámetro. El flujo es turbulento. Calcule la pérdida por fricción en el sistema. Véase en el apéndice A.4 las propiedades del aceite de soya. La temperatura es de 303.2 K. ( = 919 kg/m3; = 40x10-3 Pa.s) Problema 2. Una bomba suministra 0.200 pies3/s de salmuera con densidad de 1.15 g/cm 3 a un tanque abierto con un área extensa de corte transversal. La línea de aspiración tienen un diámetro interior de 3.548 pulg y el diámetro de la línea de descarga de la bomba mide 2.067 pulg. El flujo de descarga pasa a un tanque abierto y el extremo abierto de esta línea está 75 pies por encima del nivel del líquido en el tanque de alimentación. Si las pérdidas por fricción en el sistema de tuberías son 18.0 pies-lb f/lbm. ¿qué presión deberá desarrollar la bomba y cuál es la potencia de la bomba si la eficiencia es de 70%?. El flujo es turbulento. Problema 3. Una tubería instalada para atravesar una gran distancia conduce petróleo a velocidad de 795 m3/día. La presión del petróleo alcanza 1793 kPa manométricas al salir de la estación de bombeo 1. A la entrada de la estación 2, la presión es de 862 kPa manométricas. La segunda estación está 17.4 m más alta que la primera. Calcule la pérdida por fricción en J/kg de petróleo. La densidad del aceite es de 769 kg/m3. Problema 4. El agua caliente de un tanque de almacenamiento abierto, que está a 82.2 °C, se bombea a velocidad de 0.379 m3/min. La línea del tanque de almacenamiento a la aspiración de la bomba es de acero, de 6.1 m de longitud y 2 pulg de cédula 40 y contiene tres codos. La línea de descarga de la bomba tiene 61 m de tubería de 2 pulg y contiene 2 codos. El agua se descarga a la atmósfera a una altura de 6.1 m por encima del nivel en el tanque de almacenamiento. a) Calcule todas las pérdidas por fricción. b) Obtenga un balance de energía mecánica y determine el valor de W, para la bomba. c) ¿Cuál es la potencia de la bomba cuando su eficiencia alcanza el 75%? Problema 5. Un aceite que tiene densidad de 833 kg/m3 y viscosidad de 3.3x10-3 Pa.s se bombea desde un tanque abierto hacia un tanque con sobrepresión que se mantiene a 345 kPa manométricos. El aceite es bombeado desde una entrada en un lado del tanque abierto, a través de una línea de tubería de acero comercial que tiene un diámetro interior de 0.07792 m, a una tasa de 3.494x10-3 m3/s. La longitud de la tubería recta es de 122 m y la tubería contiene dos codos (90°) y una válvula de globo abierta a la mitad. El nivel de líquido en el tanque abierto es de 20 m por encima del nivel del líquido en el tanque con sobrepresión. La eficiencia de la bomba es del 65%. Calcule la potencia en kW de la bomba.
BLOQUE 5 - 5 Problema 1. Una bomba está moviendo agua a temperatura constante a través de un tubo de 50 mm de diámetro interior que viene de un estanque de nivel constante y llega a 15,3 m más arriba del estanque, en donde el agua cae a una cámara de presión mantenida a 0.7 kgf/cm 2 (man). El agua está siendo bombeada a razón de 113 l/min, la resistencia que la fricción opone al flujo en la bomba y en la tubería alcanza 3.65 kgf-m/kgm de agua. La motobomba absorbe 1.0 hP. Calcular la eficiencia de la motobomba. Problema 2. ¿Qué potencia se requiere en una bomba que moverá 0.1 pies3/s de agua que tiene viscosidad dinámica de 2.11x10-5 lbf-s/pie2 a través de una tubería de 3 pulg de diámetro y 200 pies de longitud, para descargar a la misma elevación con una presión absoluta de 20 lbf/pulg2? La tubería está hecha de acero comercial. La presión a la entrada es la atmosférica. Problema 3. A través de una tubería horizontal de 6 pulgadas Ced 40 fluye gasolina a 20°C con una viscosidad de 0.667 cp y una densidad relativa de 0.76. Si el caudal es de 2000 l/min y si la tubería es de 150 m de longitud. ¿Cuál será la presión de entrada que deberá proporcionar una bomba si la descarga se hace a la presión atmosférica? Problema 4. Se está bombeando aceite de soya a través de un tubo de diámetro constante y con una velocidad de flujo en estado estacionario. Una bomba suministra un flujo de 209.2 J/ kg masa de fluido. La presión absoluta de entrada de la tubería a la bomba es 103.4 kN/m 2. La sección de salida de la tubería corriente abajo de la bomba está 3.35 m por arriba de la entrada y la presión de salida es 172.4 kN/m 2. Las tuberías de entrada y salida tienen el mismo diámetro. El flujo es turbulento. Calcule la pérdida por fricción en el sistema. Véase en el apéndice A.4 las propiedades del aceite de soya. La temperatura es de 303.2 K. ( = 919 kg/m3; = 40x10-3 Pa.s) Problema 5. Una bomba suministra 0.200 pies3/s de salmuera con densidad de 1.15 g/cm 3 a un tanque abierto con un área extensa de corte transversal. La línea de aspiración tienen un diámetro interior de 3.548 pulg y el diámetro de la línea de descarga de la bomba mide 2.067 pulg. El flujo de descarga pasa a un tanque abierto y el extremo abierto de esta línea está 75 pies por encima del nivel del líquido en el tanque de alimentación. Si las pérdidas por fricción en el sistema de tuberías son 18.0 pies-lb f/lbm. ¿qué presión deberá desarrollar la bomba y cuál es la potencia de la bomba si la eficiencia es de 70%?. El flujo es turbulento.
BLOQUE 5 - 6 Problema 1. Se está probando una bomba centrífuga para determinar su rendimiento durante la prueba, la lectura de la presión en la línea de succión de 0.305 m de diámetro, adyacente a la cubierta de la bomba, es de – 20.7 kPa (vacío por debajo de la presión atmosférica). En la línea de descarga, con un diámetro de 0.254 m en un punto que se encuentra 2.53 m arriba de la línea de succión, la presión manométrica es de 289.6 kPa. El flujo de agua desde la bomba se mide en 0.1133 m 3/s. (La densidad puede suponerse de 1000 kg/m3). Calcule la salida en kW de la bomba. Problema 2. Cierta cantidad de agua a 20 °C se bombea desde el fondo de un gran tanque de almacenamiento, donde la presión manométrica es de 310.3 kPa, hasta una boquilla que se encuentra 15.25 m por arriba del fondo del tanque y se descarga a la atmósfera con una velocidad en la boquilla de 19.81 m/s. La tasa de flujo del agua es de 45.4 kg/s. La eficiencia de la bomba es del 80% y al eje de la bomba se le aportan 7.5 kW. Calcule lo siguiente: a) La pérdida por fricción en la bomba. b) La pérdida por fricción en el resto del proceso. Problema 3. Un aceite que tiene densidad de 833 kg/m3 y viscosidad de 3.3x10-3 Pa.s se bombea desde un tanque abierto hacia un tanque con sobrepresión que se mantiene a 345 kPa manométricos. El aceite es bombeado desde una entrada en un lado del tanque abierto, a través de una línea de tubería de acero comercial que tiene un diámetro interior de 0.07792 m, a una tasa de 3.494x10-3 m3/s. La longitud de la tubería recta es de 122 m y la tubería contiene dos codos (90°) y una válvula de globo abierta a la mitad. El nivel de líquido en el tanque abierto es de 20 m por encima del nivel del líquido en el tanque con sobrepresión. La eficiencia de la bomba es del 65%. Calcule la potencia en kW de la bomba. Problema 4. [3.0 Puntos] Una bomba está moviendo agua a temperatura constante a través de un tubo de 50 mm de diámetro interior que viene de un estanque de nivel constante y llega a 15,3 m más arriba del estanque, en donde el agua cae a una cámara de presión mantenida a 0.7 kgf/cm2 (man). El agua está siendo bombeada a razón de 113 l/min, la resistencia que la fricción opone al flujo en la bomba y en la tubería alcanza 3.65 kgf-m/kgm de agua. La motobomba absorbe 1.0 hP. Calcular la eficiencia de la motobomba. Problema 5. ¿Qué potencia se requiere en una bomba que moverá 0.1 pies3/s de agua que tiene viscosidad dinámica de 2.11x10-5 lbf-s/pie2 a través de una tubería de 3 pulg de diámetro y 200 pies de longitud, para descargar a la misma elevación con una presión absoluta de 20 lbf/pulg2? La tubería está hecha de acero comercial. La presión a la entrada es la atmosférica.
