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Calculo de pérdidas y selección de bomba en un sistema de tuberías, Monografías, Ensayos de Mecánica de Fluidos

Academia Nacional de Aprendizaje (ANDAP) - FusagasugáMecánica de Fluidos

Documento que presenta el cálculo de pérdidas y la determinación de la altura manométrica necesaria para elegir una bomba en un sistema de tuberías. Se incluyen datos de entrada, cálculos intermedios y resultados finales, como altura manométrica, caudal y rendimiento de la bomba.

Qué aprenderás

  • ¿Cómo se calcula el rendimiento de una bomba?
  • ¿Cómo se selecciona una bomba para un sistema de tuberías?
  • Cómo se calculan las pérdidas en un sistema de tuberías?
  • ¿Qué datos de entrada se necesitan para el cálculo de pérdidas y selección de bomba?
  • ¿Cómo se determina la altura manométrica necesaria para elegir una bomba?

Tipo: Monografías, Ensayos

2020/2021

Subido el 05/09/2021

juan-vidal-14
juan-vidal-14 🇨🇴

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AÑO DEL BICENTENARIO DEL PERÚ: 200 AÑOS DE INDEPENDENCIA”
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA
CURSO
TURBOMÁQUINAS HIDRÁULICAS
TRABAJO
Primer examen parcial
INTEGRANTES
GONZALEZ GONZALEZ, Dennis Armando
MORILLAS SUAREZ, Gabriela Abigail
RODAS RAMIREZ, Cristian Lenin
VIDAL MINCHON, Juan Antonio
DOCENTE
PINEDO LUJAN, César Fernando
TRUJILLO – 2021
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Vista previa parcial del texto

¡Descarga Calculo de pérdidas y selección de bomba en un sistema de tuberías y más Monografías, Ensayos en PDF de Mecánica de Fluidos solo en Docsity!

AÑO DEL BICENTENARIO DEL PERÚ: 200 AÑOS DE INDEPENDENCIA”

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO

FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA

CURSO

TURBOMÁQUINAS HIDRÁULICAS

TRABAJO

Primer examen parcial

INTEGRANTES

GONZALEZ GONZALEZ, Dennis Armando

MORILLAS SUAREZ, Gabriela Abigail

RODAS RAMIREZ, Cristian Lenin

VIDAL MINCHON, Juan Antonio

DOCENTE

PINEDO LUJAN, César Fernando

TRUJILLO – 2021

TABLA DE CONTENIDO

1. Encuentre la curva de la bomba que dispone instalar. ............................ 3

2. Encuentre la curva del sistema de tubería instalada. ............................... 7

3. Indique una posible mejora (mayor rendimiento) con corrección de

rpm ...................................................................................................................... 10

4. Indique una posible mejora (mayor rendimiento) con corrección de

diámetros de impulsor. ...................................................................................... 13

5. Indique el desarrollo de los cálculos de manera completa. (como

encuentra los H, Q, P con las correcciones dadas). ...................................... 23

6. A la bomba finalmente seleccionada calcule y diseñe su impulsor.

(tabule dimensiones). ........................................................................................ 26

7. Modele el alabe de su impulsor calculado .............................................. 31

Se tiene como datos de entrada:

Mediante la hoja de cálculo para la determinación del sistema de tuberías

que se elaboró en la Semana 02 (adjuntada), se calculan las pérdidas del

sistema y se determina la altura manométrica para la elección de la bomba:

k Nº k Nº k Nº k Nº L1= 5.0 m 0.9 De Pie = 1.80 2 1 L1= 4.0 m 0.9 Check = 2.50 4 1 L2= 1.0 m L2= 1.5 m L3= 0.5 m L3= 26.0 m L4= 0.0 m L4= 3.0 m L5= 0.0 m L5= 2.0 m L6= 0.0 m L6= 0.0 m L7= 0.0m L7= 0.0m L8= 0.0 m L8= 0.0 m L9= 0.0 m L9= 0.0 m L10= 0.0 m L10= 0.0 m LT= 6.5 m 1.8 1.8 LT= 36.5 m 3.6 2.

Líneas

codo válvulas Líneas

codo válvula

ANTES DE LA BOMBA DESPUES DE LA BOMBA

g m/s2 9.

densidad kg/m3 998

D1 m 0.

D2 m 0.

E1 mm 0.

E2 mm 0.

z1 m 5

z2 m 30

p1 kPa 0

p2 kPa 0

Q l/min 100

DATOS DE ENTRADA

Entonces, tenemos como altura manométrica H≈50m y caudal Q=100 l/s,

con lo cual, yendo al catálogo de bombas del fabricante VOGT , se tiene

que:

VAB VDB Hbomba

El cual resulta de aproximadamente:

Asimismo, se determina diámetro del Impulsor

El cual resulta ser aproximadamente:

Además, se observa que se debe tener una potencia de 3 kW.

Por otro lado, vamos a verificar la eficiencia obtenida anteriormente

mediante el cálculo:

Lo que nos lleva a la conclusión de que coincide con la determinada en la

gráfica.

2. Encuentre la curva del sistema de tubería instalada.

Teniendo como datos de entrada:

DATOS DE ENTRADA

g m/s2 9.

densidad kg/m3 998

D1 m 0.

D2 m 0.

E1 mm 0.

E2 mm 0.

z1 m 0

z2 m 35

p1 kPa 0

p2 kPa 0

Q l/min 100

ANTES DE LA BOMBA DESPUES DE LA BOMBA

Líneas

codo válvulas

Líneas

codo válvula

k Nº k Nº k Nº k Nº

L1= 5.0 m 0.90 2 De Pie = 1.80 1 L1= 4.0 m 0.90 4 Check = 2.50 1

L2= 1.0 m L2= 1.5 m

L3= 0.5 m L3= 26.0 m

L4= 0.0 m L4= 3.0 m

L5= 0.0 m L5= 2.0 m

L6= 0.0 m L6= 0.0 m

L7= 0.0m L7= 0.0m

L8= 0.0 m L8= 0.0 m

L9= 0.0 m L9= 0.0 m

L10= 0.0 m L10= 0.0 m

LT= 6.5 m 1.80 1.80 LT= 36.5 m 3.60 2.

De los cuales se obtiene la curva del sistema de tubería instalada:

3. Indique una posible mejora (mayor rendimiento) con corrección de RPM

Para este caso nos basamos en la hoja de cálculo presentada en la semana

5 (Adjuntada), con lo cual se calculan las curvas de bomba y su adaptación

con las leyes de afinidad, teniendo los datos de entrada de la bomba:

Densidad (kg/m3) 998

Hmax (m) 60

Hmin (m) 25

Qmax (L/min) 300

Qmin (L/min) 70

Potencia (W) 3000

Velocidad (RPM) 2900

H0 (m) 59

DATOS DE ENTRADA

H bomba [m]

Q [L/min]

H bomba vs. caudal

Hbomba

Con lo cual se obtienen los siguientes datos:

Q H1 H2 Potencia

Podemos observar del gráfico y llegar a concluir que tanto como la

eficiencia y las curvas de la bomba tienen mejores resultados si se modifican

los RPM a 3200.

4. Indique una posible mejora (mayor rendimiento) con corrección de

diámetros de impulsor.

[A. Kayode Coker, in Ludwig's Applied Process Design for Chemical and Petrochemical Plants (Fourth Edition), 2015]

Cuando se reduce el diámetro de un impulsor, la velocidad se mantiene

constante:

1.El H representativo disminuye a medida que los diámetros del impulsor

se elevan al cuadrado.

Comparación de curvas de bombas

Bomba H1 BOMBA H2 H1 (3200 RPM)
H2 (3200 RPM) EFICIENCIA EFICIENCIA (3200 RPM)
EFICIECIA (2700 RPM) H1 (2700 RPM) H2 (2700 RPM)

Notemos que el diámetro, 𝐷 2 , es siempre más pequeño en esta serie de

evaluaciones que 𝐷 1 , el tamaño original del impulsor antes del corte o

reducción del diámetro.

El caudal volumétrico 𝑄 y la altura total 𝛥ℎ desarrollada por la bomba están

relacionados con la velocidad de rotación del impulsor N y el diámetro del

impulsor D mediante las ecuaciones 4. 2 y 4. 3 respectivamente.

𝑄 = 𝐶 3 𝑁𝐷^3 … ( 4. 2 )

∆ℎ = 𝐶 4 𝑁^2 𝐷^2 … ( 4. 3 )

De la ecuación 4.2 y 4.3 obtenemos la siguiente relación:

Además de las descriticas por su similitud analítica, tendremos:

Para proceder hallar nuestro diámetro tenemos que ir a nuestro catálogo de

curvas de bombas centrífugas normalizadas 50 HZ (Basada según DIN- 24

255), ubicando en ellas a un caudal de 100L/min, y a un H=50.

Obtenido nuestro diámetro, podemos hacer variar las componentes de:

El Hmax, Hmin, Qmax, Qmin, Potencia, H 0.

Tablas cuando reducimos el diámetro

DATOS DE ENTRADA

Hmax (m) 60

Hmin (m) 25

Qmax (L/min) 300

Qmin (L/min) 70

Potencia (W) 3000

Velocidad (RPM) 2900

H0 (m) 59

Diámetro (mm) 192

DATOS MODIFICADOS

Hmax (m) 0.

Hmin (m) 21.

Qmax (L/min) 281.

Qmin (L/min) 65.

Potencia (W) 2471.

Velocidad (RPM) 4000

H0 (m) 51.

Diámetro (mm) 180(menor)

A - 0.

B 0.

A - 0.

𝑯 = 𝑨 × 𝑸

𝟐

+ 𝑩 × 𝑸 + 𝑯𝟎 𝑯 = 𝑨 × 𝑸

𝟐

Eficiencia

Q H1 H2 Potencia

Tablas cuando aumentamos el diámetro

DATOS DE ENTRADA

Hmax (m) 60

Hmin (m) 25

Qmax (L/min) 300

Qmin (L/min) 70

Potencia (W) 3000

Velocidad (RPM) 2900

H0 (m) 59

Diametro (mm) 192

DATOS MODIFICADOS

Diametro (mm) 220 (Mayor)

Eficiencia Q H1 H2 Potencia

𝑯 = 𝑨 × 𝑸

𝟐

  • 100 0.00167 1.462 3.289 55585.87 83378.81 0.0206 0.0191 0.77504 13.43575 49. L/min m3/s m/s m/s AB DB AB DB AB DB [m]
  • 97.2 0.00162 1.421 3.198 54043.37 81065.05 0.0207 0.0192 0.73481 12.75346 48.
  • 94.5 0.00157 1.381 3.107 52500.86 78751.29 0.0209 0.0193 0.6956 12.08788 48.
  • 91.7 0.00153 1.34 3.015 50958.35 76437.52 0.021 0.0194 0.65742 11.43904 47.
  • 88.9 0.00148 1.3 2.924 49415.84 74123.76 0.0211 0.0195 0.62028 10.807 46.
  • 86.1 0.00144 1.259 2.833 47873.33 71810 0.0213 0.0196 0.58417 10.19181 46.
  • 83.4 0.00139 1.218 2.742 46330.83 69496.24 0.0214 0.0198 0.5491 9.59352 45.
  • 80.6 0.00134 1.178 2.65 44788.32 67182.48 0.0216 0.0199 0.51506 9.01218 44.
  • 77.8 0.0013 1.137 2.559 43245.81 64868.71 0.0218 0.0201 0.48207 8.44786 44. - 75 0.00125 1.097 2.468 41703.3 62554.95 0.0219 0.0202 0.45013 7.90062 43.
  • 72.3 0.0012 1.056 2.376 40160.79 60241.19 0.0221 0.0204 0.41923 7.37051 43.
  • 69.5 0.00116 1.016 2.285 38618.29 57927.43 0.0223 0.0205 0.38938 6.85761 42.
  • 66.7 0.00111 0.975 2.194 37075.78 55613.67 0.0225 0.0207 0.36059 6.36199 41.
  • 63.9 0.00107 0.935 2.103 35533.27 53299.9 0.0227 0.0209 0.33285 5.88373 41.
  • 61.2 0.00102 0.894 2.011 33990.76 50986.14 0.023 0.0211 0.30617 5.4229 40.
  • 58.4 0.00097 0.853 1.92 32448.25 48672.38 0.0232 0.0213 0.28056 4.9796 40.
  • 55.6 0.00093 0.813 1.829 30905.75 46358.62 0.0235 0.0215 0.25601 4.5539 39.
  • 52.8 0.00088 0.772 1.738 29363.24 44044.86 0.0237 0.0218 0.23254 4.14592 39.
  • 50.1 0.00083 0.732 1.646 27820.73 41731.09 0.024 0.022 0.21014 3.75574 39.
  • 47.3 0.00079 0.691 1.555 26278.22 39417.33 0.0244 0.0223 0.18882 3.38349 38.
  • 44.5 0.00074 0.651 1.464 24735.71 37103.57 0.0247 0.0226 0.16859 3.02929 38.
  • 41.7 0.0007 0.61 1.372 23193.21 34789.81 0.0251 0.0229 0.14944 2.69326 37. - 39 0.00065 0.569 1.281 21650.7 32476.05 0.0255 0.0233 0.1314 2.37554 37.
  • 36.2 0.0006 0.529 1.19 20108.19 30162.28 0.026 0.0237 0.11445 2.0763 37.
  • 33.4 0.00056 0.488 1.099 18565.68 27848.52 0.0265 0.0241 0.09862 1.7957 36.
  • 30.6 0.00051 0.448 1.007 17023.17 25534.76 0.027 0.0246 0.08391 1.53393 36.
  • 27.9 0.00046 0.407 0.916 15480.67 23221 0.0277 0.0251 0.07032 1.29121 36.
  • 25.1 0.00042 0.367 0.825 13938.16 20907.24 0.0284 0.0258 0.05787 1.06777 36.
  • 22.3 0.00037 0.326 0.733 12395.65 18593.47 0.0293 0.0265 0.04656 0.8639 35.
  • 19.5 0.00033 0.285 0.642 10853.14 16279.71 0.0303 0.0274 0.03642 0.6799 35.
  • 16.8 0.00028 0.245 0.551 9310.63 13965.95 0.0316 0.0285 0.02745 0.51616 35. - 14 0.00023 0.204 0.46 7768.13 11652.19 0.0331 0.0298 0.01968 0.37313 35.
  • 11.2 0.00019 0.164 0.368 6225.62 9338.43 0.0352 0.0316 0.01312 0.25138 35. - 8.4 0.00014 0.123 0.277 4683.11 7024.66 0.0382 0.0341 0.00782 0.15166 35. - 5.6 0.00009 0.083 0.186 3140.6 4710.9 0.043 0.0381 0.0038 0.07503 35. - 2.9 0.00005 0.042 0.095 1598.09 2397.14 0.04 0.0467 0.00094 0.02319 35. - 0.1 0 0.001 0.003 55.59 83.38 1.1514 0.7676 0.00002 0.00041 35.
    • 100 0.00167 1.462 3.289 55585.87 83378.81 0.0206 0.0191 0.77504 13.43575 49. L/min m3/s m/s m/s AB DB AB DB AB DB [m]
  • 97.2 0.00162 1.421 3.198 54043.37 81065.05 0.0207 0.0192 0.73481 12.75346 48.
  • 94.5 0.00157 1.381 3.107 52500.86 78751.29 0.0209 0.0193 0.6956 12.08788 48.
  • 91.7 0.00153 1.34 3.015 50958.35 76437.52 0.021 0.0194 0.65742 11.43904 47.
  • 88.9 0.00148 1.3 2.924 49415.84 74123.76 0.0211 0.0195 0.62028 10.807 46.
  • 86.1 0.00144 1.259 2.833 47873.33 71810 0.0213 0.0196 0.58417 10.19181 46.
  • 83.4 0.00139 1.218 2.742 46330.83 69496.24 0.0214 0.0198 0.5491 9.59352 45.
  • 80.6 0.00134 1.178 2.65 44788.32 67182.48 0.0216 0.0199 0.51506 9.01218 44.
  • 77.8 0.0013 1.137 2.559 43245.81 64868.71 0.0218 0.0201 0.48207 8.44786 44. - 75 0.00125 1.097 2.468 41703.3 62554.95 0.0219 0.0202 0.45013 7.90062 43.
  • 72.3 0.0012 1.056 2.376 40160.79 60241.19 0.0221 0.0204 0.41923 7.37051 43.
  • 69.5 0.00116 1.016 2.285 38618.29 57927.43 0.0223 0.0205 0.38938 6.85761 42.
  • 66.7 0.00111 0.975 2.194 37075.78 55613.67 0.0225 0.0207 0.36059 6.36199 41.
  • 63.9 0.00107 0.935 2.103 35533.27 53299.9 0.0227 0.0209 0.33285 5.88373 41.
  • 61.2 0.00102 0.894 2.011 33990.76 50986.14 0.023 0.0211 0.30617 5.4229 40.
  • 58.4 0.00097 0.853 1.92 32448.25 48672.38 0.0232 0.0213 0.28056 4.9796 40.
  • 55.6 0.00093 0.813 1.829 30905.75 46358.62 0.0235 0.0215 0.25601 4.5539 39.
  • 52.8 0.00088 0.772 1.738 29363.24 44044.86 0.0237 0.0218 0.23254 4.14592 39.
  • 50.1 0.00083 0.732 1.646 27820.73 41731.09 0.024 0.022 0.21014 3.75574 39.
  • 47.3 0.00079 0.691 1.555 26278.22 39417.33 0.0244 0.0223 0.18882 3.38349 38.
  • 44.5 0.00074 0.651 1.464 24735.71 37103.57 0.0247 0.0226 0.16859 3.02929 38.
  • 41.7 0.0007 0.61 1.372 23193.21 34789.81 0.0251 0.0229 0.14944 2.69326 37. - 39 0.00065 0.569 1.281 21650.7 32476.05 0.0255 0.0233 0.1314 2.37554 37.
  • 36.2 0.0006 0.529 1.19 20108.19 30162.28 0.026 0.0237 0.11445 2.0763 37.
  • 33.4 0.00056 0.488 1.099 18565.68 27848.52 0.0265 0.0241 0.09862 1.7957 36.
  • 30.6 0.00051 0.448 1.007 17023.17 25534.76 0.027 0.0246 0.08391 1.53393 36.
  • 27.9 0.00046 0.407 0.916 15480.67 23221 0.0277 0.0251 0.07032 1.29121 36.
  • 25.1 0.00042 0.367 0.825 13938.16 20907.24 0.0284 0.0258 0.05787 1.06777 36.
  • 22.3 0.00037 0.326 0.733 12395.65 18593.47 0.0293 0.0265 0.04656 0.8639 35.
  • 19.5 0.00033 0.285 0.642 10853.14 16279.71 0.0303 0.0274 0.03642 0.6799 35.
  • 16.8 0.00028 0.245 0.551 9310.63 13965.95 0.0316 0.0285 0.02745 0.51616 35. - 14 0.00023 0.204 0.46 7768.13 11652.19 0.0331 0.0298 0.01968 0.37313 35.
  • 40.79% 300 25.00 25.00 1223. (L/min) (m) (m) (W)
  • 42.74% 293.61 26.76 26.43 1282.
  • 44.50% 287.22 28.48 27.83 1334.
  • 46.07% 280.83 30.16 29.21 1382.
  • 47.45% 274.44 31.79 30.55 1423.
  • 48.66% 268.06 33.37 31.86 1459.
  • 49.69% 261.67 34.91 33.13 1490.
  • 50.55% 255.28 36.40 34.38 1516.
  • 51.24% 248.89 37.85 35.60 1537.
  • 51.77% 242.50 39.25 36.78 1553.
  • 52.15% 236.11 40.61 37.94 1564.
  • 52.38% 229.72 41.92 39.06 1571.
  • 52.46% 223.33 43.19 40.16 1573.
  • 52.40% 216.94 44.41 41.22 1572.
  • 52.21% 210.56 45.59 42.25 1566.
  • 51.88% 204.17 46.72 43.25 1556.
  • 51.42% 197.78 47.80 44.22 1542.
  • 50.84% 191.39 48.84 45.16 1525.
  • 50.15% 185.00 49.84 46.07 1504.
  • 49.34% 178.61 50.79 46.95 1480.
  • 48.42% 172.22 51.69 47.79 1452.
  • 47.40% 165.83 52.55 48.61 1422.
  • 46.28% 159.44 53.36 49.40 1388.
  • 45.06% 153.06 54.13 50.15 1351.
  • 43.76% 146.67 54.86 50.87 1312.
  • 42.37% 140.28 55.53 51.57 1271.
  • 40.90% 133.89 56.17 52.23 1227.
  • 39.36% 127.50 56.75 52.86 1180.
  • 37.74% 121.11 57.30 53.46 1132.
  • 36.06% 114.72 57.79 54.03 1081.
  • 34.32% 108.33 58.24 54.57 1029.
  • 32.52% 101.94 58.65 55.07 975.
  • 30.67% 95.56 59.01 55.55 920.
  • 28.77% 89.17 59.33 56.00 863.
  • 26.83% 82.78 59.60 56.41 804.
  • 24.85% 76.39 59.82 56.80 745.
  • 22.84% 70 60.00 57.15 685.
    • 0.00% 0 59.00 59.00 0.
  • 40.79% 281.25 21.97 21.97 1008. (L/min) (m) (m) (W)
  • 42.74% 275.26 23.52 23.23 1056.
  • 44.50% 269.27 25.04 24.46 1099.
  • 46.07% 263.28 26.51 25.67 1138.
  • 47.45% 257.29 27.94 26.85 1172.
  • 48.66% 251.30 29.33 28.00 1202.
  • 49.69% 245.31 30.68 29.12 1228.
  • 50.55% 239.32 31.99 30.22 1249.
  • 51.24% 233.33 33.27 31.29 1266.
  • 51.77% 227.34 34.50 32.33 1279.
  • 52.15% 221.35 35.69 33.35 1289.
  • 52.38% 215.36 36.85 34.33 1294.
  • 52.46% 209.38 37.96 35.29 1296.
  • 52.40% 203.39 39.03 36.23 1295.
  • 52.21% 197.40 40.07 37.14 1290.
  • 51.88% 191.41 41.06 38.02 1282.
  • 51.42% 185.42 42.01 38.87 1271.
  • 50.84% 179.43 42.93 39.69 1256.
  • 50.15% 173.44 43.80 40.49 1239.
  • 49.34% 167.45 44.64 41.26 1219.
  • 48.42% 161.46 45.43 42.01 1196.
  • 47.40% 155.47 46.19 42.72 1171.
  • 46.28% 149.48 46.90 43.41 1144.
  • 45.06% 143.49 47.58 44.08 1113.
  • 43.76% 137.50 48.21 44.71 1081.
  • 42.37% 131.51 48.81 45.32 1047.
  • 40.90% 125.52 49.36 45.90 1011.
  • 39.36% 119.53 49.88 46.46 972.
  • 37.74% 113.54 50.36 46.99 932.
  • 36.06% 107.55 50.79 47.49 891.
  • 34.32% 101.56 51.19 47.96 848.
  • 32.52% 95.57 51.55 48.40 803.
  • 30.67% 89.58 51.86 48.82 758.
  • 28.77% 83.59 52.14 49.22 711.
  • 26.83% 77.60 52.38 49.58 663.
  • 24.85% 71.61 52.58 49.92 614.
  • 22.84% 65.62 52.73 50.23 564.
    • 0.00% 0.00 51.86 51.86 0. - Hmax (m) 0. - Hmin (m) 32. - Qmax (L/min) 343. - Qmin (L/min) 80. - Potencia (W) 4513. - Velocidad (RPM) - H0 (m) 77.
      • 40.79% 343.75 32.82 32.82 1841. (L/min) (m) (m) (W)
      • 42.74% 336.43 35.14 34.70 1929.
      • 44.50% 329.11 37.40 36.55 2008.
      • 46.07% 321.79 39.60 38.35 2079.
      • 47.45% 314.47 41.74 40.10 2141.
      • 48.66% 307.15 43.81 41.82 2195.
      • 49.69% 299.83 45.83 43.50 2242.
      • 50.55% 292.51 47.79 45.14 2281.
      • 51.24% 285.19 49.70 46.74 2312.
      • 51.77% 277.86 51.54 48.30 2336.
      • 52.15% 270.54 53.32 49.81 2353.
      • 52.38% 263.22 55.04 51.29 2364.
      • 52.46% 255.90 56.70 52.72 2367.
      • 52.40% 248.58 58.31 54.12 2365.
  • A - 0.
    • B 0. - A - 0.