Manual de Ventilacion

1. Una bomba aumenta la presión de agua de 10psia a 50psia. Determinar el suministro necesario de potencia en Hp para bombear 1.2 ft³/s de agua, ¿la temperatura del agua a la entrada tiene un efecto importante en la potencia de flujo necesaria?

W ̇=V ̇(P_2-P_1 )
W ̇=1.2 〖ft〗^3/s (50-10)psia(1Btu/(5.404 psia*〖ft〗^3 ))((1 hp)/(0.7068 Btu⁄s))=12.6 hp
La temperatura del agua en la entrada notiene algún efecto significativo sobre la potencia requerida

2. La fuerza que impulsa el flujo de los fluidos es la diferencia de presión; una bomba trabaja elevando la presión de un fluido (convirtiendo el trabajo mecánico de su eje en energía de flujo). Se determina que una bomba de gasolina consume 5.2 kW de potencia eléctrica cuando está trabajando. Si la diferencia de presiones entre ladescarga y la succión de la bomba es 5 kPa, y los cambios de velocidad y altura son despreciables, determinar el flujo volumétrico máximo posible de la gasolina
⏟(E ̇_entrada-E ̇_salida )┬█(tasa de transferencia neta@de energia por calor,etc)=⏟((dE_sistema)⁄dt)┬█(tasa de cambio de energias@interna,etc)=0 (estacionario)
→E ̇_entrada=E ̇_salida
W ̇_entrada+m ̇(Pv)_1=m ̇(Pv)_2 → W ̇_entrada=ṁ(P_2-P_1 )v=V ̇∆P
Los cambios de energía cinética y potencial son despreciables
V ̇_max=W ̇_entrada/∆P=(5.2 kJ⁄s)/(5 kPa) ((1 kPa*m^3)/(1 kJ))=1.04 m^3⁄s

3. ¿Cómo se define la eficiencia combinada de una bomba acoplada con un motor? ¿Puede la eficiencia combinada de motor-bomba ser mayor que la eficiencia del motor o de la bomba?
η_(bomba-motor)=η_bomba η_motor=(E ̇_(mecanica,salida)-Ė_(mecanica,entrada))/W ̇_(electrica,entrada) =(∆E ̇_(mecanica,fluido))/W ̇_(electrica,entrada) =W ̇_(bomba,u)/W ̇_(electrica,entrada)
La eficiencia combinada bomba-motor no puede ser mayor que la eficiencia del motor o bomba, puesto que la eficiencia del motor y la bomba son menores que 1, y el producto de dos números es menor que cualquiera de los números



4. Se bombea agua de un lago hacia ungran recipiente de almacenamiento situado 20 m arriba, a una tasa de 70 l/s con un consumo de potencia eléctrica de 20.4 kW. Sin considerar las pérdidas por fricción en las tuberías ni los cambios de energía cinética, determinar: a) la eficiencia global de la unidad bomba-motor y b) la diferencia de presión entre la entrada y la salida de la bomba

a)
Tomamos la superficie libre del lago comopunto 1 y la superficie libre del tanque como punto 2
Tomamos la superficie del lago como nivel de referencia 〖(z〗_1=0), de esta manera la energía potencial en el punto 1 es 〖ep〗_1=0, y en el punto 2 es: 〖ep〗_2=gz_2
El flujo de energía en ambos puntos es cero, puesto que ambos puntos están abiertos a la atmosfera
(P_1=P_2=P_atm )
Además la energía cinética en ambos untos es cero(〖ec〗_1=〖ec〗_2=0), puesto que el agua en ambos puntos es básicamente estacionario
m ̇=ρV ̇=(1000 kg⁄m^3 )(0.070 m^3⁄s)=70 kg⁄s
〖pe〗_2=gz_2=(9.81 m⁄(s^2)(20m)((1 kJ)/(1000 (kg m^2)⁄s^2 ))=0.196 kJ⁄kg)
La razón de incremento de la energía mecánica del agua será:
∆E ̇_(mecanica,fluido)=m ̇(e_(mec,salida)-e_(mec,entrada) )=m ̇(〖ep〗_2-0)=m ̇〖ep〗_2=(70 kg⁄s)(0.196 kJ⁄kg)=13.7 kW
La eficiencia global bomba-motorη_(bomba-motor)=(∆E ̇_(mec,fluido))/W ̇_(elect,entrada) =(13.7 kW)/(20.4 kW)=0.672=67.2%

b) ahora consideramos la bomba. El cambio en la energía mecánica del agua como flujo a través de la bomba consiste en el cambio de la energía de flujo solamente, puesto la diferencia de presión a través de la bomba y el cambio en la energía cinética son despreciables. También este cambio debe ser igual a la energíamecánica útil suministrado por la bomba, la cual es 13.7 kW
∆E ̇_(mec,fluid)=m ̇(e_(mec,sal)-e_(mec,ent) )=m ̇ (P_2-P_1)/ρ=V ̇∆P
∆P=(∆E ̇_(mec,fluid))/V ̇ =(13.7 kJ⁄s)/(0.070 m^3⁄s) ((1 kPa*m^3)/(1 kJ))=196 kPa
5. Una bomba de agua provee 3 hp de potencia de flecha cuando está en operación. Si la diferencia de presión entre la entrada y salida de la bomba es de 1.2 psi cuando el...