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PROGRAMA DE FORMACIÓN REGULAR
MECANICA DE FLUIDOS Y TERMODINAMICA
CASO DE ESTUDIO: Selección de bombas
3º Ciclo Sign up to vote on this title useful Mantenimiento de Maquinaria Planta Useful de Not
2011-I
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Dinámica de fluidos: Selección de bomba CASO DE ESTUDIO
El sistema de bombeo mostrado en la figura se encuentra instalado a 2000 m.s.n.m, y transporta un caudal de 15 l/s de agua. Si la tubería es de acero SCH 40 y la longitud recta de la tubería de descarga es de 15 metros, la longitud recta de la tubería de succión es de 4 metros. Se pide: a) Determinar las pérdidas en la succión. b) Determinar las pérdidas en la descarga. c) Determinar la ecuación de la altura neta. d) Determinar la altura neta o ADT para el caudal dado. e) Determinar el NPSH disponible. f) Seleccionar la bomba marca Hidrostal para acoplar con motor de 3600 rpm. g) Determinar la eficiencia de la bomba seleccionada. h) Determinar el NPSH requerido. i) Determinar si la bomba cavita o no cavita.
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Dinámica de fluidos: Selección de bomba
SOLUCIÓN a) Para las pérdidas totales totales por fricción en la succión succión de la bomba bomba K v2 2 g
h
L v2 L s f D 2 g
Para las pérdidas en función del caudal de bombeo
H
L s
L
f
2
. g A . A D g 2. D L s
Cs .V
K
2
.V
2
2. g . A g A
2
Determinando el Re v D . D Re
Para el líquido a 40°C la viscosidad cinemática es igual a 6 ,56 x107 m2 / s (tablas). El peso específico del fluido es de 9,73kN/m 3. Para la tubería de acero calibre 40 y 2,5 pulg de diámetro nominal, según tablas:
62,7 x103 m A flujo 3,09 x103 m2 4,6 x105 m D 1363,04 Para la velocidad de succión : Din
v s
V A 3
v
s
0,015 m
3,09 x10 3
v s 4,85
m
s
m2
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Dinámica de fluidos: Selección de bomba
Factor de fricción para un flujo turbulento en pérdidas primarias: 0,25
log
Re
D
3,7 3,7
2
5,74
1
0 ,9
0,25
log
1
2
5,74
3,7 1363,04 463559,45
,
0,019 Las pérdidas menores en la succión se determinan mediante el coeficiente coeficiente de resistencia de los accesorios instalados en este tramo. - Pérdidas en una entrada: K 1 - Pérdidas en los 2 codos: K 2 0,9 1,8 Para las pérdidas totales en la succión :
h
L s
2
C s .V
H
L s
L
f
D g A
2
H
L s
K
2
V
2 g A
2
1 2 0,9
4
0,019
2 0,0627 9,81 3,09 x10
3
2
2 9,81 3,09 x10
3
2
.V
2
2
21416 ,97 V H 21416 ,97 0,015 L s
L s
h
L s
4,82m
b) Para las pérdidas totales totales en la descarga de de la bomba, en función función del caudal.
H
Ld
L
f
2.D.g.A
2
K 2.g .A
2 .V
2
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Dinámica de fluidos: Selección de bomba
vd
0,015 m3
V
s
6 ,91
2,168 x10 3 m2
A
m
s
Para el Número de Reynolds: Re
v.D
Re
6 ,91 52,5 x10 3
6 ,56 x10 7 Re 553010,67 6 x105
flujo turbulento turb ulento Factor de fricción para un fl ujo turbulento en pérdidas primarias 0,25
log
5,74
1
Re
D
3,7 3,7
2
0 ,9
0,25
1
log
2
5,74
0 ,9
3,7 1141,30 553010,67 f 0,0197
Las pérdidas menores en la descarga se determinan mediante el coeficiente de resistencia de los accesorios instalados en este tramo. - Pérdidas en la entrada del tanque: K 0,5 - Pérdidas en 1 válvula: K 8 - Pérdidas en 1 codo: K 1,5 Para las pérdidas totales en la descarga:
h
L d
2
.V C d d .V
H
L d
L
f
2 D g A
2
K 2 g A 15
2
V
2
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Dinámica de fluidos: Selección de bombas
Para la altura neta de la bomba:
p p2 p1 v v22 v 12
h A
Z 2 Z 1 h L
2 g V Para la cabeza de velocidad total en función del caudal : v2 2 A2 p p2 p1 1 1 1 Z 2
A
Z
1
2g A
2 2
A
2
C V
2
1
Dado que el punto 1 y 2 están en la superficie del líquido, el área es tan grande que: 1 =0 1=0
A
A
2
1
El coeficiente total será: C C s
C d d
C 21438,83 169646 ,40 C 191085,23
Para las presiones manométricas de la instalación : p1 100kPa p2 825kPa
Para las alturas:
Z 1 14,5m Entonces:
Z 2
p2 p1 1 Z 2 Z 1 Z
h A
h A
h A
14,5
825 825 100 9,73
89,01 191085,23V
0 0 C
2 g 191085,23V
2
V
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Dinámica de fluidos: Selección de bomba
Para la presión absoluta ejercida sobre el fluido en la succión requiere calcular la presión a tmosférica a 2000 2000 m.s.n.m (p atm). H 10,33 869,57
atm
2000 10,33 869,57
atm
8,03m La presión manométrica que actúa sobre el líquido en función de la altura (metros de agua) atm
p1man
p
1
100kPa h1 H 2O 1 100kPa H O
2
man
2
p
1
100kPa
h1
9,73
H O 2
H 2O
H 2O
man
k
10,27 m
m3
Entonces:
p p 1
abs p 1
p p 1
patm
man 10,27 8,03 18,30m
abs Para la presión de vapor. Está en función de la t emperatura del agua a 40°C.
La superficie del fluido en succión está por debajo del eje de la bomba, entonces Z= Sign up to vote on this title 3m. Las pérdidas de energía por fricción en la succión son: Useful Not useful h L-s 4,82 m Finalmente:
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Dinámica de fluidos: Selección de bomba
f) Selección de la bomb a centrífuga adecuada adecuada Los datos requeridos para la selección de la bomba son: ha 132m l V 15 s N 3600rpm
g) Eficiencia de la bomba
Del gráfico se selecciona el código 50 -250 a 3600 rpm. Ahora se busca el NPSH requerido, la potencia de la bomba y la eficiencia de la misma.
55%
bomba
d impulsor
W a
260mm
42hp
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h) NPSH requerido
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