UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANT SANTA A ESCUELA PROFESIONAL: Ingeniería Mecánica Curso : LABORATORIO DE MAQUINAS TERMICAS E HIRAULICAS
PRIMERA UNIDAD PRIMERA CLASE : INTRODUCCION y REPASO DE MAQUINAS HIDRAULICA -Docen Docente te
: Ingº Ingº Luis Calderón Calderón Rodrígu Rodríguez ez Correo :
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PROBLEMAS A DESARROLLAR
PROBLEMA-1
La figura adjunta muestra una planta de productos de limpieza en A donde se mezclan varios productos químicos que luego son evacuadas y almacenadas en el deposito B. Si el requerimiento de A es descargar un caudal de 0.6 m3/min. a) Es necesario instalar una bomba. b) Si la respuesta es afirmativa , determinar la altura útil y la potencia, si la eficiencia de la bomba η = 0.7
PROBLEMA-2
Cuando el caudal que pasa por la bomba indicada en la figura adjunta es de 84 lt/s de agua. El Manómetro diferencial nos indica 300 mm de columna de mercurio. Si la bomba esta girando a 1800 RPM y el torque medido en eje es de 40N-m. Calcular: a) La altura útil en metros de columna de agua b) La potencia hidráulica en HP c) La potencia en el eje en HP Resp a)4.78 m b)5.28 HP c)10.1 HP
PROBLEMA-3
En el sistema mostrado en la figura adjunta, se requiere instalar una bomba centrifuga de eje vertical. Si con la válvula de control regulamos el flujo de 15 m 3/h, la presión leída en el manómetro instalado en la descarga es de 2 bar. Asumiendo valores convenientes. determinar: a) El valor de la presión leída en el manómetro instalada en la succión en KPa b) La altura útil en metros de columna de agua. c) La potencia hidráulica en KW. Rpta a)P= - 45.565 Kpa succion b) H= 25.3 m c) 1.03 Kw
K2
K1
K2= 0.7 f=0.02 K1= 2
PROBLEMA-4
La bomba centrifuga sumergible de multiples etapas, toma agua de un pozo y lo conduce hasta un canal de regadío, como se muestra en la figura adjunta. El caudal bombeado es de 100 m 3/h. Con los datos indicados y asumiendo valores convenientes. Calcular. a) La altura útil en metros de columna de agua. b) La potencia del eje de la bomba en PH, si su eficiencia es del 65 % K= 0.7 f=0.02
Rpta a) 32.61 m b)18.32 HP
PROBLEMA-5
La figura adjunta muestra la instalación de un sistema hidroneumático que se utiliza para elevar agua a un edificio. La valvula de control de flujo esta abierta. La presión leida en el manometro instalada en el tanque es de 40 PSI. Si se desea bombear 40 lit/s y asumiendo valores convenientes determinar: a) La altura util en metros de columna de agua. b) La potencia en el eje de la bomba en HP, si su eficiencia del 50%
K2= 0.7 f=0.02 K1= 2 K2
Rpta a)32.21 m b) 3.39 HP K1
PROBLEMA-6
Una bomba centrifuga tiene un impulsor con las siguientes dimensiones Di=150 mm , De= 400 mm, ancho del alabe en la entrada 40 mm, en la salida 20 mm, angulo del alabe en la entrada 25º y en la salida 40º. Asumiendo condiciones ideales y para un flujo sin perdidas en la turbo maquina, para un caudal de 100 lt/s y entrada sin rotación en el rodete . Calcular: a) La velocidad de rotación en RPM Rpta b) Altura útil a) 1446 RPM c) El torque del rotor b) 78.83 m c)510.8 N*m d) La potencia en el rotor d) 77.35 Kw e) La elevación de la presión estática del fluido en el rotor. e) 32.63 m
PROBLEMA-7
Elegimos una bomba centrifuga que tiene D 2= 300 mm y descarga 153.4 lt/s a 1200 RPM; el ángulo de salida de los alabes es de 60º y el área periférica en la salida es de 0.024 m2. Suponiendo perdidas hidráulicas de 1.4 veces a la energía cinética de la velocidad relativa en la salida mas 0.19 veces la energía cinética de la velocidad absoluta en la salida. Calcular la eficiencia ηH, si ηv= 98% , ηm= 98% ; µ= 0.8 Rpta 72 %
PROBLEMA-8
Una bomba centrifuga opera con un caudal de 80 m 3/hr de agua elevándola a una altura de 42 m y girando a 2200 RPM. La tubería de succión es de 100 mm de diámetro y su longitud es de 12 m ( incluyendo longitud equivalente de codos y valvula de pie con canastilla. Determine la altura Geodésica de succión (Hs) si la bomba trabaja en Arequipa ( 2400 m.s.n.m) con agua caliente a 80º (Hv= 0.4829 kg/cm2 abs). Utilice las siguientes formulas. σ = 12.2 x 10 -4 (Nq) 4/3 σ= Δh/H Hatm= 10.33 – 0.0012 x Altitud
Rpta 7.45 m
PROBLEMA-9
Una bomba centrifuga gira a 1500 RPM y tiene las siguientes dimensiones: D1= 100 mm , D2/D1=2 , b1= 20 mm α1= 90º ; β1= 15º β2= 30º y Cm constante Determinar: a) Triangulo de velocidades entrada(1) y salida(2). b) El caudal (Q) en lt/s Rpta c) b2 en mm a) b) 791.68 lt/min c) 10 mm
PROBLEMA-10
La figura adjunta muestra la instalación de tres bombas centrifugas iguales instaladas en paralelo; y sus curvas características. Cuando trabajan las tres bombas a ala vez, el caudal de operación es de 10 lt/seg, determine: a) La altura de bombeo correspondiente al punto de operación. b) La ecuación de la curva del sistema. c) La altura de bombeo, cuando opera una sola bomba en el mismo sistema. d) El caudal, la eficiencia y la potencia de cada una de las bombas, cuando operan juntas. e) Si se reduce el caudal a 8 lt/seg mediante el estrangulamiento, cual es la perdida que se incrementa en el sistema?
PROBLEMA-11
Se instalan tres bombas iguales en paralelo en un sistema que cumple con la ecuación: HSIST= 30 + 0.5 Q 2 , donde Q esta en lit/seg. Las curvas características de la bomba se muestran en la figura adjunta Se pide determinar : a) El punto de operación cuando operan las bombas simultáneamente. b) El caudal , la potencia en el eje y la eficiencia de cada bomba, operando según las condiciones de la pregunta anterior. c) El costo por elevar un m3 de agua , si el costo de la energía es de 0.30 N.S/Kw-h
PROBLEMA-12
La figura adjunta nos muestra una instalación de bombeo , donde operan en paralelo dos bombas iguales. La altura de bombeo del conjunto es de 26 m. Se solicita lo siguiente: a) El caudal total del bombeo en l/s. b) La potencia total consumida en HP. c) La perdida de carga en el punto de operación en m. d) La ecuación del sistema. e) Verifique usted si la altura de succion indicada es correcta o no. La perdida en cada tubería de succion es 0.6 m
PROBLEMA-13
La figura (2a) muestra las curvas de comportamiento de una bomba centrifuga. La bomba suministra agua al sistema de tuberías mostrado en la figura (2b) cuyas perdidas satisfacen a al ecuación ΔH psist = 2.066 Q 2 ( m de agua) Se pide determinar: a) El punto de operación (H-Q) y la perdida de carga (m agua) (forma grafica) b) La velocidad de rotación de la bomba si se desea incrementar el caudal en 18 %. c) Trazar la curva de eficiencia total (Vs) caudal de la bomba
PROBLEMA-14
La figura (3a) nos muestra las curvas de operación de una bomba centrifuga que esta instalado en el sistema mostrado en la figura (3b). El sistema tiene tal característica que el punto de operación de la bomba corresponde a su punto de su máxima eficiencia. Se pide determinar: a) El caudal, la altura de bombeo, la eficiencia , la potencia y las perdidas en el sistema de tuberías. b) Verificar si la altura geodésica de succion es correcta o no. Asumir que la temperatura del agua es de 40ºC (Pv= 0.0752 kg/cm2 Abs) y que las perdidas en el tubo de succion es de 0.75 m de agua. c) Determinar el valor de la presión total en mts de agua en la brida de ingreso de la bomba.
PROBLEMA-15
El siguiente grafico representa las curvas características de una bomba de agua. Esta bomba será utilizada para llevar agua hasta una altura geodésica de 30 m. Sabiendo que las perdidas en el sistema de tuberías es de 2 m cuando el sistema opera con 1 lt/s. Se pide determinar la potencia de la bomba en el punto de operación.
PROBLEMA-16 CAVITACION
Se requiere instalar una bomba centrifuga que gira a 3460 RPM, y va a trabajar con un caudal de 20 l/s . La temperatura del agua es de 20ºC. Se requiere saber si presenta cavitación. Diámetro 90 mm La instalación de acuerdo a la figura adjunta.
PROBLEMA-17 CAVITACION
En la instalación de la figura. Determine Ud si existe cavitación a causa de la magnitud de la altura de montaje de la bomba respecto al nivel de succión. La bomba debe bombear 40 lt/s de agua a 50ºC, girando a 1200 RPM. Asuma los siguientes datos: Coeficiente de perdidas en el codo 0.6 Coeficiente de perdidas en el filtro 3.0 Coeficiente de perdidas en la tubería f=0.02 Presión de vapor de agua a 50ºC = 0.126 kg/cm 2
PROBLEMA-18 CAVITACION
En el siguiente esquema ¿ Cual de las dos alternativas eligiría Ud. Desde el punto de vista de cavitación? ¿ Porque?
PROBLEMA-19 CAVITACION
Una Bomba centrifuga esta instalado según el esquema de la figura. El caudal que circula por la bomba es 65 lt/s y la altura H=43.57 m de agua. La temperatura del agua es de 25ºC y la presión atmosférica es 1.033 kg/cm 2. La presión de saturación a esta temperatura es de 0.03229 kg/cm2. El coeficiente de perdidas en el codo K1= 0.4 , y de la válvula de pie K=5. La bomba esta acoplada directamente al motor eléctrico que gira a 1200 RPM. Se solicita: a) Cuanto vale el coeficiente de THOMAS? b) S e presenta cavitación en la bomba? c) Que valor tiene la altura máxima de succión?
