PROBLEMAS DE BOMBAS HIDRAÚLICAS Nancy Ebner Gerschberg y Marlene Bou Bou “LEA 3 VECES CADA PROBLEMA ANTES DE EMPEZAR A RESOLVERLO” 1. En el sistema de la figura, la bomba BC debe producir un caudal de 160 l/s de aceite de densidad relativa 0.762 hacia el recipiente D. Suponiendo que la pérdida de carga entre A y B es de 2.50 m y desde C a D de 6.50 m, determinar la potencia que la bomba debe suministrar a la corriente.
2. Se desea construir un depósito que suministre un caudal de agua de 30 l/s a una alberca. La tubería tiene una longitud de 350 m, un diámetro de 12 cm y un rugosidad de 0.005 cm, ¿a qué altura sobre la alberca debe situarse el depósito? 3. Una bomba impulsa agua a un depósito situado a 20 m de altura por encima de la misma a través de una tubería de rugosidad 0.005 cm, diámetro 5 cm y longitud 110 m. En un manómetro situado a la salida de la bomba la lectura es de 25 mca. ¿Cuál es el caudal impulsado? 4. Una bomba de potencia 10 cv y rendimiento del 50%, impulsa un caudal de agua de 4 l/s a lo largo de una tubería horizontal de rugosidad 0.005 cm y longitud 2500 m. Si al final de la tubería debemos tener una presión de servicio de 10 mca, ¿qué diámetro de tubería debemos utilizar?. 5. Se desea trasvasar un caudal de agua de 10 l/s entre dos depósitos situados a un desnivel de 15 m. La tubería tiene una longitud de 300 m y es de hierro galvanizado ( =0.015 cm). ¿Qué diámetro debemos poner en la conducción?. Repetir el problema si el desnivel entre los depósitos es de 40 m. 6. Una bomba de 25 cv y 75% de rendimiento debe abastecer un caudal de 6 m3/min de agua a un recipiente cuyo nivel se encuentra a H metros por encima de la posición de la bomba. La tubería de conducción es de hierro fundido con incrustaciones ( =0.76 mm) de 100 m de longitud y 0.254 m de diámetro. Insertados en la tubería hay 2 codos de 45o, un codo de 90o y una válvula (k=8). Determínese la altura del agua en el depósito. 7. Si la bomba E de la figura transfiere al fluido 15 cv cuando el caudal de agua que circula es de 85 l/s, ¿a qué nivel llegará el agua en el depósito G?.
8. Una instalación de riego por goteo se compone de los siguientes elementos: una bomba sumergida (tipo vertical) que impulsa agua desde un pozo cuya nivel, en el peor de los casos, se encuentra a 27 m por debajo de la cota del cabezal. Un filtro de arena y dos de malla, los cuales se consideran limpios si la diferencia de presión entre sus extremos (margen de obturación) no rebasa los 2 mca, una válvula de
1
retención de bola semicerrada (k=70), otros dispositivos como ventosas, codos, válvulas reguladoras de presión, etc ( ki=21). Todos situados en una tubería de aspiración-impulsión de hierro galvanizado ( =0.015 cm), 45 m de longitud y 132 mm de diámetro interior. En las condiciones más desfavorables, el caudal que circula por la tubería es de 18 l/s y la presión a la salida del cabezal es de 24.3 mca. Calcular la pérdida de carga total así como la presión que debe suministrar la bomba. 9. Se desea trasvasar un caudal de agua de 20 l/s desde un pozo hasta un depósito situado 100 m por encima del nivel de agua en el pozo (ver figura), mediante el uso de una bomba hidráulica. Si la tubería de aspiración de 15 cm de diámetro, donde están colocados los accesorios (rejilla de aspiración k=12, válvula de seguridad k=2.0), tiene una longitud de 20 m y la de impulsión de 25 cm de diámetro y 130 m de longitud, ¿qué potencia teórica debe tener la bomba si se supone un 25% de pérdidas?. Datos: k(A)=1.17. =0.005 cm.
10. En el sistema mostrado en la figura la bomba BC debe producir un caudal de 160 lt/seg de aceite, ρr es igual a 0.762, hacia el recipiente superior. Suponiendo que la pérdida de energía entre A y B es de 2.5 kg m/kg y entre C y D es de 6.5 kg m/kg. ¿Qué potencia en CV debe suministrar la bomba a la corriente?
11. En la figura se muestra una bomba que entrega agua, a razón de 0.0283 m3/seg, a un dispositivo hidráulico, a través de una tubería de 0.1524 m de diámetro. Si la presión manométrica de descarga de la bomba es de 7.03 kg/cm2. ¿Cuál debe ser la presión del flujo a la entrada B del dispositivo? Considerar tubo de acero comercial
12. En los siguientes sistemas de transporte de fluidos calcule la carga neta de succión positiva NPSH disponible tanto a nivel del mar como a 5.000 pie de altura.
2
13. Para el circuito de bombeo mostrado en la figura, se tienen los siguientes datos: *u = 1000 cp, s = 1.2 y pv= 1 psia a la temperatura de bombeo. *Longitud tubería de 6 pie en la succión y de 100 pie en la línea de descarga, ambas de 2 in schedule 40 de acero comercial *1 codo standard de 90° (Le= 8.5 pie), 1 válvula de compuerta (Le= 1.5 pie) y una contracción (K= 0.5) en la línea de succión *3 codos standard de 90° y 1 válvula de globo (Le= 54 pie) y una expansión (K= 0.98) en la tubería de descarga Fluido circula a 40 gpm ; Los estanques son cilíndricos, ambos de 12 pie de diámetro y abiertos a la atmósfera ; Eficiencia mecánica de la bomba de 48% ; Trabajar en unidades lb - pie - seg - lbf Se pide calcular : el tipo de flujo, pérdidas de carga en la succión y en la descarga, NPSH disponible, carga de la bomba y potencia al freno.
14. En el sistema de la figura se ha medido una descarga de 100 lt/seg. El diámetro de la tubería de succión de 16 pulgadas y el de la descarga es de 12 pulgadas. Determinar la potencia (en HP y kwatt) que debe entregarse a una bomba de 80% de eficiencia si la pérdida de carga entre A y B es equivalente a 4 cargas de velocidad y la pérdida entre C y D es igual a 5 metros de agua. Calcule la presión relativa en los puntos B y C en kgf/cm2.
15. Una bomba girando a 1750 rpm, tiene una curva altura de carga – caudal como la presentada en la figura adjunta. La bomba impulsa agua a través de una tubería de 15 cm de diámetro y 450 m de largo, con f = 0.025. La carga estática es 10 m y las pérdidas menores pueden despreciarse. Calcular el caudal y la altura de carga de la bomba en estas condiciones
3
16. Las curvas características para una bomba centrífuga de voluta operando con agua se muestran en las figuras 5, 6 y 7. La bomba tiene un impulsor de 9 ½ pulg de diámetro que rota a 1450 rpm. Obtenga las curvas características correspondientes para bombear un líquido con una viscosidad de 440 centistokes y una densidad de 10 lb/gal. Se asume que se dispone de un adecuado NPSH en ambos casos.
17. Los dos depósitos se bombea agua con = 1000 kg/m3 y cinematica = 1 x 10-6 m2/s a razón de 0,06 m/s a través de una tubería de 5 cm de diámetro y 120 m de longitud con varios elementos intermedios, como se muestra en la figura. La rugosidad relativa del tubo es /d = 0,001. Calcular la potencia requerida para el bombeo.
4
