Problemas de Dieño de plantas

PROBLEMAS DE DISEÑO DE PLANTAS Y EQUIPOS INDUSTRIALES
8.33E Desde un tanque de lamacenamiento fluye agua a 80°F a través de 550 pies de tubería de acero de 6 pulg. cédula 40, como se observa en la figura 8.10. Si se toma en cuenta la pérdida de energía debido a la fricción, calcule la altura h que se requiere sobre la entrada de la tubería con el fin de producir un flujo volumétrico de 2.50 pies3s .








SOLUCIÓN:
Se tiene: P1=0 , P2=0 , v1 =0
P1yw+ z1+ v122g- hL =P2yw+ z2+v222g
h=z1- z2= v222g + hL
v= QA = 2.50 ft3/s 0.2006 ft2 = 12.46 ft/s

NR = v DV= 12.460.50549.15 × 10-6 =6.88 x 105
Dε=0.50541.5x10-4 =3369 , f=0.0165


Finalmente hallamos la altura que se requiere sobre la entrada de la tubería:
h=fLD v22g+v22g =0.0165x5500.5054x 12.46 22( 32.2 )+ 12.46 22( 32.2 )
h = 45.7 fth = 45.7 ft
h = 45.7 ft

h = 45.7 ft



8.35E La figura 8.11 muestra una parte de un sistema de protección contra incendios donde una bomba impulsa agua a 60 °F desde un depósito y la lleva al punto B a razón de 1500 gal/min.
a) Calcule la altura h que se requiere para el nivel del agua en el tanque, con el fin de mantener una presión de 5.0 psig en el punto A.
b) Si suponemos que la presión en A es de 5.0 psig, calcule la potencia que transmite la bomba al agua con objeto de conservar una presión de 85 psig en el punto B. incluya la pérdida de energía debido a la fricción, pero ignore las demás.










SOLUCIÓN:
Q = 1500 gal/min X 1 ft3/s449 gal/min=3.34 ft3/s
vA= QAA = 3.34 ft3/s 0.5479 ft2 =6.097fts ; vA22g = 6.09722(32.2) =0.577 ft
Se tiene : P1=0 , v1 =0

P1yw+ z1+ v122g- hls =PAyw+ zA+vA22g
z1- zA=h=PAyw+vA22g + hL
NR = vA DV= 6.0970.8351.21x10-5 =4.21x105
Dε=0.8351.5x10-4 =5567 , f=0.0155
hL=fLD v22g=0.0155x450.835 x 0.577 ft=0.482 ft

Finalmente hallamos la altura que se requiere para el nivel del agua del tanque:
h= 5.0 lb. ft3in262.4 lb x 144in2ft2+0.577+0.482
h= 12.60 fth= 12.60 ft
h= 12.60 ft

h= 12.60 ft


PAy+ zA+ vA22g- hls +hA=PBy+ zB+vB22g

vB=QAB= 3.34ft3/s 0.3472 ft2=9.62fts

hA= PB-PAyw+ zB-zA+ vB2-vA22g+hLd
hA= 85-5lb. ft3 (144in2) in2(62.4 lb)ft2+25+9.622-6.0972ft2/s22(32.2 ft/s2)+89.9

hA=300.4 ft

NRB= vB DBV= (9.62)(0.6651)1.21x10-5 =5.29x105

Dε=0.66511.5x 10-4 =4434 , f=0.016

hLd= fLD v22g=0.016x 26000.6651x9.6222(32.2)=89.9 ft
Finalmente hallamos la potencia que trasmite la bomba al agua:

PA= hAyWQ=300.4 ft x62.4 lbft3 x3.34ft3s x1 hp550 ft.lbs

PA= 113.8 hpPA= 113.8 hp
PA= 113.8 hp

PA= 113.8 hp


8.36 E Una bomba submergible de pozo profundo mueve 745 gal/h de agua a 60 , a través de una tubería de acero de 1 pulg. cedúla 40, cuando opera en el sistema de la figura 8.12. Si la longitude total de la tubería es de 140 pies, calcule la potencia que la bomba trasmite al agua.














SOLUCIÓN:
Se tiene: P1 =0 , v1 =v2 =0
PAy+ z1+ v122g- hL+hA=P2y+ z2+v222g

hA= P2yw+ z2-z1+ hL

Q = 745 galh x 1 h60min x 1 ft3 / s449 gal/min = 0.0277 ft3 / s

v= QA = 0.0277 ft3/s 0.0060 ft2 = 4.61 ft/s

NR = v DV= 4.610.08741.21× 10-5 =3.33 x 104

Dε=0.08741.5x10-4 =583 , f=0.0275

hL= fLD v22g=0.0275x 1400.0874x4.6122(32.2)ft =14.54ft

hA= 40lb. ft3 (144in2) in2(62.4 lb)ft2+120+14.54 = 226.8 ft

Finalmente hallamos la potencia que la bomba trasmite al agua:
PA= hAyWQ=226.8 ft x62.4 lbft3 x0.0277 ft3s x1 hp550 ft.lbs

PA= 0.713 hpPA= 0.713 hp
PA= 0.713 hp

PA= 0.713 hp