Ejercicio de Termofluidos
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BOMBAS Y PERDIDAS EN TUBERIAS Y ACCESORIOS Jhon frankyn prieto villamizar 1094265419 [email protected] Universidad de pamplona. EJERCICIO DE TERMOFLUIDOS Dado el sistema representado en la figura, el cual transporta agua a 20oC, la tubería es de acero comercial cédula 40. Antes y después de cada bomba (B1 y B2) es necesario instalar válvulas, las cuales Usted debe seleccionar (justifique la selección). Tener en cuenta las siguientes configuraciones del sistema. A entrada de tubería con resalte interior; B, C, D y E conexión estándar en “T”, F salida de tubería de canto vivo; considerar todos los codos como codo estándar de 90º. Las pérdidas de carga en los tramos 1 y 2 son iguales. Determinar el punto de funcionamiento de las bombas, seleccionar el tipo de bomba (esto es: seleccionar de algún catalogo la bomba y suministrar la características). Suponer que las bombas funcionaran 4 horas diarias, cuál es el costo de funcionamiento del sistema de bombeo en un año (según tarifa de energía del sector industrial). Si hace falta alguna información, asumirla y justificarla. Figura 1. Esquematización del ejercicio.
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BOMBAS Y PERDIDAS EN TUBERIAS Y ACCESORIOS
Jhon frankyn prieto villamizar
1094265419
Universidad de pamplona.
EJERCICIO DE TERMOFLUIDOS
Dado el sistema representado en la figura, el cual transporta agua a 20oC, la tubería es
de acero comercial cédula 40. Antes y después de cada bomba (B1 y B2) es necesario
instalar válvulas, las cuales Usted debe seleccionar (justifique la selección). Tener en
cuenta las siguientes configuraciones del sistema. A entrada de tubería con resalte
interior; B, C, D y E conexión estándar en “T”, F salida de tubería de canto vivo;
considerar todos los codos como codo estándar de 90º. Las pérdidas de carga en los
tramos 1 y 2 son iguales. Determinar el punto de funcionamiento de las bombas,
seleccionar el tipo de bomba (esto es: seleccionar de algún catalogo la bomba y
suministrar la características). Suponer que las bombas funcionaran 4 horas diarias, cuál
es el costo de funcionamiento del sistema de bombeo en un año (según tarifa de energía
del sector industrial). Si hace falta alguna información, asumirla y justificarla.
Figura 1. Esquematización del ejercicio.
SOLUCION.
Accesorios utilizados
Punto A: ENTRADA DE TUBERIA (resalte hacia el interior)
Puntos B, C, D, Y E: CONEXIONES ESTANDAR EN ‘’ T’’
Punto F: SALIDA DE TUBERIAS
CODOS ESTANDAR DE 90º
VALVULAS QUE SE NECESITAN INSTALAR ANTES Y DESPUES DE CADA BOMBA. JUSTIFICACION
IMPULSION O DESCARGA VÀLVULA CHECK O RETENCION
Una válvula check se utiliza en un sistema de
bombeo para evitar el contraflujo del líquido, una
vez que se ha detenido la bomba. El flujo inverso
puede causar daños en la bomba, como por
ejemplo podría aflojar el impulsor, o causar
dificultades al momento de volver a cebar la
bomba.
La válvula check se localiza en la línea de
descarga, entre la bomba y el aislamiento, o la
válvula de cierre o en el lado opuesto de la junta
de expansión, lejos de la bomba. Nunca debe
instalarse en la línea de succión. Una válvula
check es un dispositivo que reduce el flujo en la
tubería y esto puede ocasionar una caída de la
presión.
Válvula de retención de disco
oscilante.
VÀLVULA DE AISLAMIENTO (válvulas de
descarga)
Una válvula de aislamiento, o válvula de cierre
debe instalarse en la tubería de descarga. Asiste
durante el cebado de la bomba, al momento del
arranque; y en el aislamiento, cada vez que se
requiera para el mantenimiento de la bomba. A
excepción de las bombas de flujo axial o mixto, la
válvula de aislamiento debe cerrarse antes de
parar la bomba, especialmente cuando no hay
válvula check instalada.
Válvula de compuerta de cuña
SUCCION
VALVULAS DE AISLAMIENTO O DE
CIERRE.
Las válvulas de aislamiento instaladas en la
tubería de succión de la bomba, que permiten
el aislamiento en la bomba para su
mantenimiento, deben instalarse corriente
arriba a dos diámetros o más en la succión de
la tubería. Estas válvulas de aislamiento
deben ser de un diseño que procure una
pérdida por fricción mínima en la succión
(como las válvulas de compuerta).
DATOS
Tubería de acero comercial. (cedula 40)
Agua a 20ºC
Factor de friccion para válvulas y accesorios
(fT)
Tabla A-23
Condiciones a tener en cuenta:
FORMULAS EL SISTEMA DE ECUACIONES
(Formula rigurosa)
∑ (
)
∑ (
) [ ( )
(
)]
Bomba en paralelo
(
)
Longitud LAB
* (
)+
Longitud LCD
* (
)+
Longitud L1
* (
)+
Longitud L2
* (
)+
Longitud LEF
* (
)+
Forma común
Asume un coeficiente de fricción según la Tabla A-2, este coeficiente es una
aproximación muy cercana.
Tubería de acero comercial. (cedula 40)
Bombas en paralelo.
(
)
Hallamos la demanda del sistema.
(∑
∑ )
AREAS
Accesorios y válvulas.
Entrada de tubería. k=0.78
4 Conexiones estándar en T. flujo desviado 90º k= 60fT
10 codos estándares de 90 k= 30fT
Salida de tubería k=1.0
2 válvulas check o retención k=50fT
4 válvulas de cierre de tipo compuerta k=8 fT
*( (
)(
)) ( (
)(
))+
( (
)(
))
* ( )
(
)+
Condiciones a tener en cuenta:
Igualo las ecuaciones
Remplazo 4 en 2.
Se igualan: para encontrar el punto de funcionamiento de la
bomba.
Se aplica la ecuación cuadrática para hallar el Q.
√
RECALCULO LOS DATOS ANTERIORES
Para caudal total Q
⁄
Ecuación de miller
* (
⁄
)+
[ (
⁄
)]
Para caudal total Q1 Y Q2
⁄
⁄
[ (
⁄
)]
[ (
⁄
)]
[( (
)(
))]
( (
)(
))
* ( )
(
)+
√
⁄
Ecuación de miller
[ (
⁄
)]
Para caudal total Q1 Y Q2
⁄
⁄
[ (
⁄
)]
[ (
⁄
)]
Como los coeficientes son muy similares la iteración convergió por lo tanto el
punto de funcionamiento es.
Carga de diseño
Cada bomba proporciona un caudal
Potencia de la bomba.
(
) (
)
(
)
PARAMETROS PARA LA SELECCIÓN DEL TIPO DE BOMBA
1. Naturaleza del fluido a bombear.
Característica reològica: Es un fluido newtoniano-------- Agua
Viscosidad: 1.005x10-3
Densidad: 998.2 kg/m3
Temperatura: 20ºC
2. Condiciones de proceso.
Caudal requerido Q.
⁄ ⁄
Condiciones de succión: presión atmosférica. 101.33Kpa
Condiciones de descarga: presión manométrica de 98kPa
3. Posición de la bomba: vertical.
4. Altura del sistema:
5. Presión del sistema:
6. Potencia de la bomba.
SELECCIÓN DEL TIPO DE BOMBA
Teniendo en cuenta los parámetros del sistema (Q, H) se pueden encontrar los diferentes
tamaños o familias de bombas según el anexo (grafica 1).
8x10x12---------1750 rpm (60 HZ) -------- 100 HP
8x10x15-------- 1450 rpm (50 HZ)-------- 125 HP
Se estudian las curvas individuales de estos tamaños diferentes.
La grafica 2 se descarta por ser pequeña debido a que su altura máxima es de 60 m, esta
altura es menor a la requerida por este sistema de bombeo.
Se analiza el siguiente tamaño 8x10x15 (grafica 3). Va mejorando pero no alcanza los
parámetros requeridos para el sistema, debido a que su altura máxima es 80m.
Por lo tanto se procede a escoger una bomba de un tamaño mayor 8x10x17 (grafica
4), que cumpla los requerimientos necesarios del sistema.
BOMBA SELECCIONADA
BOMBA HIDROMAC MALMEDI (serie 410)
(bomba carcaza partida de 1 etapa, doble succión)
Tamaño 8x10x17
potencia 250 HP =186 kW
NPSH 3.5 m
TARIFA DEL SECTOR INDUSTRIAL (Centrales eléctricas)
Datos: funcionamiento 4 horas diarias durante un año.
A= (
)
[ ]
[ ]
SISTEMA DE ECUACIONES PARA LA ITERACION
Asumen Ecu 1. Ecu. 15 Ecu. 19 Ecu. 16 Ecu. 20 Ecua. 13 ecua. 17 h1=h2 Ecua. 7
Q1 Q2 QT Re1 Re2 f1 f2 h1 h2 ReAB
Ecua. 11 Ecua. 23 Ecua. 8 Ecua. 12 Ecua. 24 Ecua 5. Ecua 9. Ecua. 21 Ecua 2. Ecua 3.
ReCD ReEF fAB fCD fEF hAB hCD hEF hSIS hbomba
Ecua 4.
80+hsist = hbomba
1. Asumen Q1 Y Q2
2. Teniendo el caudal total puedo hallar la velocidad (V)---- reynold (Re)
3. para hallar las pérdidas del sistema se necesita hallar. los K de los accesorios que están en función del fT
