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 Mecánica de Fluidos y Termodinámica 1

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CASO DE ESTUDIO: SELECCIÓN DE BOMBAS

CASO DE ESTUDIO (G10)

La instalación que se muestra en la figura va a trabajar a cierta altura y transporta uncaudal de agua de 36 m3 /h. Si la tubería es de acero SCH 40 y La longitud recta (LD)de la tubería de descarga, la longitud recta (LS) de la tubería de succión, Z1, Z2 y la Tagua se muestra en el cuadro adjunto según el Nº de grupo.

Descripción Ld(m) Ls(m) Z1(m) Z2(m) T(°C) msnm ds(in.) dd(in.)

G-10 30 3 6,5 20 15 1600 3 3

Se pide Determinar:

a) Las pérdidas en la succión en m.b) Las pérdidas en la descarga en m.c) La ecuación de la altura netad) La altura neta o ADT para el caudal dadoe) El NPSH disponible.f) La bomba marca hidrostal si esta va estar acoplada a un motor que gira a 3600

rpm.g) La eficiencia de la bomba seleccionada.h) El diámetro del impulsor de la bomba seleccionada.i) La potencia al agua de la bomba seleccionada.  j) El NPSH requerido de la bomba seleccionada.

k) ¿Cavita o no cavita la bomba seleccionada?

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 Mecánica de Fluidos y Termodinámica 2

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CASO DE ESTUDIO: SELECCIÓN DE BOMBAS

SOLUCIÓN 

a) Para las perdidas por succión ( :

Para las perdidas en función del caudal de bombeo

Al reemplazar:

Ahora necesitamos el Re (número de Reynolds) para poder hallar f (factor de fricción).

Donde:

Para el líquido a 15ºC la viscosidad cinemática es igual a 1,15x10 -6 

m 2   / s, e l peso

específico del fluido es de 9,81 KN / m 3 (Tabla Nº 2).

Para la tubería de acero calibre 40 y 3 in. de diámetro nominal (Tabla Nº 3).

Donde:

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 Mecánica de Fluidos y Termodinámica 3

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CASO DE ESTUDIO: SELECCIÓN DE BOMBAS

Para la velocidad de succión:

Donde:

Como el flujo esta en m3 /h lo transformamos a m3 /s:

Luego, hallamos el (Número de Reynolds)

Factor de fricción para un flujo turbulento en pérdidas primarias:

4000Resi

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 Mecánica de Fluidos y Termodinámica 4

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CASO DE ESTUDIO: SELECCIÓN DE BOMBAS

Grafica Nº 1. Diagrama de MOODY. 

El factor de fricción para un flujo turbulento se puede hallar un símil, observando el

diagrama de MOODY.

Se tiene que tener el valor del NR(Numero de Reynolds) y la rugosidad relativa.

Para las pérdidas menores de la succión necesitamos el coeficiente de resistencia de

los accesorios instalados en el tramo.

Pérdidas en la entrada

Pérdida en el codo

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 Mecánica de Fluidos y Termodinámica 5

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CASO DE ESTUDIO: SELECCIÓN DE BOMBAS

b) Para las pérdidas totales en la descarga de la bomba en función del caudal.

Tenemos que las tuberías de sección y descarga son las mismas entonces los valores

también serán los mismos:

Factor de fricción para un flujo turbulento en pérdidas primarias:

En pérdidas menores de la descarga:

- Perdidas en la entrada del tanque

- Perdidas en el codo estándar de 90º

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 Mecánica de Fluidos y Termodinámica 6

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CASO DE ESTUDIO: SELECCIÓN DE BOMBAS

- Perdidas en la válvula de compuerta

- Perdidas en válvula de retención

En la descarga

c) Ecuación de la altura neta que la bomba va a levantar.

Aplicamos la ecuación de la energía en los puntos 1 y 2

Para la altura neta de la bomba

 )+ )+ - )+  

No existe presión manométrica puesto que los tanques se encuentran abiertos al

medio por lo tanto las presiones se hacen cero y las velocidades al ser iguales se

anulan.

Luego el coeficiente total será:

Para las alturas:

 ) + )+ - )+

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 Mecánica de Fluidos y Termodinámica 7

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CASO DE ESTUDIO: SELECCIÓN DE BOMBAS

d) Altura dinámica total (ADT)

e) Para el NPSH disponible

Para la presión absoluta ejercida sobre el fluid en la succión requerida calcular la

presión atmosférica a 1600 m.s.n.m (p atm).

La presión manométrica que actúa sobre el líquido es cero.

Para la presión de vapor está en función de la temperatura de 15ºC.

T ( ºC) PV (m)10 0.1215 0.17420 0.238

Tabla Nº 1. Presión de vapor de agua a 15 ºC.

Superficie del fluido en succión está por debajo del eje de la bomba, entonces Z = -6.5.

Las pérdidas de energía por fricción en la succión son:

Finalmente:

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 Mecánica de Fluidos y Termodinámica 8

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CASO DE ESTUDIO: SELECCIÓN DE BOMBAS

f) Selección de la bomba centrifuga adecuada

Los datos requeridos para la selección de la bomba son:

Grafica Nº 2. Curva característica de las bombas centrifugas 40  – 125.

g) Eficiencia de la bomba

Del grafico se selecciona el código 40  – 125 a 3600 rpm. Ahora se busca el NPSH

requerido, la potencia de la bomba y la eficiencia de la misma.

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 Mecánica de Fluidos y Termodinámica 9

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CASO DE ESTUDIO: SELECCIÓN DE BOMBAS

Grafica Nº 3. Curvas de rendimiento bombas centrífugas Norma ISO/DIS 2858.

h) NPSH requerido

Según la grafica anterior, se tiene que:

i) ¿La bomba cavita?

Dado que:

< ¡La bomba cavita!