Diseño sistema de bombeo - mecánica de fluidos

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Leidy Vanessa Arias Rincón Noviembre 29/2010
Universidad Nacional de Colombia
Sede Medellìn

DISEÑO SISTEMA DE BOMBEO
Mecánica de Fluidos

En la figura adjunta se muestra el esquema de un sistema de suministro de agua entre dos tanques. El flujo se da desde el tanque A hacia el tanque B. Un distribuidor de bombasrecomienda instalar una de cuatro bombas. Considere los siguientes criterios de diseño y parámetros.

Criterios y parámetros
Velocidad máxima: Succión: 1.5 m/s
Impulsión: 7.0 m/s
Presión : Vapor de agua : 1770 Pa
Atmosférica local: 64 cm de Hg
Longitud tramo: 1-2: 3,5 m
2-3: 2,0 m4-5: 4,0 m
5-6: 30 m
6-7: 6 m
7-8: 1,5 m
Rugosidad absoluta de las tuberías (PVC): 0.0001m
Caudal de diseño: 502 gal/min
Viscosidad cinemática: 1.131 x 10-6 m2/s
Densidad del agua: 998,2 Kg/m3
Aceleración de la gravedad: 9,78 m/s2

Notas:
a) considere las pérdidaslocales de energía como el 15% de las pérdidas longitudinales.
b) En la selección de los diámetros de las tuberías, considere los rangos comerciales (pulgadas): 1.0; 1.5; 2.0; 2.5; 3.0; 4.0; 4.5; 6.0; 8.0; 10.0

1. Revisar la recomendación del distribuidor: definir diámetros de tubería y escoger la bomba (escoger diámetros de rodete y verificar NPSH)

Q=502galmin×0,003789m31 gal =0,031701m3seg

Q=114,12468 m3hora

* PARA LA SUCCIÓN:

* Q=Vmáx Acrítica → Q=Vmáx π Dcrí24 (1)

Dcrítico= 4 Q Vmáxπ= 4 (0,0317) 1,5 π → Dcrí=0,16404 m=6,45824 pulg

Como el diámetro crítico encontrado (D = 6,45 pulg), no es comercial, lo aproximamos al valor superior máscercano, dentro de los comerciales.

Dcrí=8 pulg=0,2032 m

Despejando de la ecuación (1), calculamos una nueva velocidad:

Vmáx= 4Q Dcrí2π =4 (0,0317)0,32402 π → Vmáx=0,97755 mseg

* Cálculo de pérdidas de energía:

hflong.=f×LD×Vs22g (2)

Donde L es lalongitud de los tramos 1-2 y 2-3 (involucrados con la succión)

hflocales=0,15×hflong. (3)

Donde
1f=1,14-2log10eD+9,35Rf (4)

R=4QπvD=4 (0,0317)π 1,131×10-6 0,2032 =175630,8819=1,75×105 (5)

* Por medio de (5) en (4) eiterando de acuerdo a la ecuación (4) hallamos f
Supongamos f=0,015

f=0,01500 | f(1)=0,01925 | f(2)=0,01899 | f(3)=0,01900 |

Introduciendo f(3) en (2), se encuentran las pérdidas longitudinales:

hflong.=0,01900×5,50,2032×0,9775522(9,78) , → hflong.=0,025125

Este resultado en (3), da las pérdidas locales

hflocales=0,15×0,025125=3,76873 ×10-3

Pérdidas totales ensucción:

hL=hflong.+hflocales=0,02889

* Calculo del factor NPSH

NPSHDisponible=Patm-Pvγ-∆z-hL

Patm=64 cm de Hg×11 pulg2,54 cm=25,19685 pulg de Hg×1 psi2,036 pulg de Hg×6895 Pa1 psi

→ Patm=85330,198 Pa

Así:
NPSHDisp.=85330,198-17709800-2,5-0,02889=5,99766

Para que no ocurra la cavitación debe garantizarse que el NPSH requerido sea menor que el disponible.

El NPSHrequerido se obtiene de la gráfica N°1, con el caudal medido en metros cúbicos por hora.

NPSHRequerido≅1,8
Por tanto:

NPSHReque.<NPSHDisp. ↔ 1,8<5,1

* PARA LA IMPULSIÓN:

* Siguiendo el procedimiento para hallar el diámetro en succión, tenemos que:

Dcrítico= 4 Q Vmáxπ= 4 (0,0317) 7,0 π →...
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