Operaciones Bsicas (problemas): 2 relacin 1

OPERACIONES BSICAS2 relacin de problemas

1.- Agua a 20C se encuentra en un tanque de gran dimetro a una presin de 2 atm. De este

tanque sale una tubera de acero

comercial de 1" de dimetro in-

terno, que termina en un punto

(1) abierto a la atmsfera a travs

de una reduccin 1/4 (dimetro

de salida de pulgada). En la

conduccin, de 50 m de longitud,

se encuentran una vlvula de

asiento abierta y dos codos de

90 de media curvatura. Se desea

que a la salida por (1) el agua forme un surtidor de 3 m de altura.

a) Aplicar la ecuacin de Bernoulli entre (1) y (2) y determinar el caudal de agua que debe

circular para conseguir el propsito deseado.

b) Determinar la prdida de carga por rozamiento en la conduccin, en J/kg.

c) Determinar la potencia terica de la bomba necesaria en C.V. e interpretar los resultados.

2.- Un aceite de viscosidad 0,0103 kgfAsAm-2 y densidad 0,85 gAcm-3 se encuentra en un grandepsito A. Se quiere bombear este aceite hasta B situado 25 m por encima de la superficie

a travs de una tubera de hierro forjado de 30 cm de dimetro y 150 m de longitud, con tres

codos cerrados de 90, 5 codos medios de 90 y 4 vlvulas de atajadera. Hallar la potencia

de la bomba necesaria en C.V. para que en el punto B fluya un caudal de 176 LAs-1 de dichoaceite.

3.- Por una conduccin de 1" de dimetro standard, de hierro galvanizado, circula agua a 25 C

con un caudal de 0,1 m3/min. Entre dos puntos de tubera recta y horizontal separados 8 m

se conecta un manmetro diferencial de mercurio que indica una lectura de 54 cm, otro

manmetro anlogo se conecta entre dos puntos situados en el mismo plano y distantes 10

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m, entre los que existen adems 4 codos de 90, indicando el manmetro una lectura de 92

cm de Hg.

Con estos datos calclese el rozamiento debido a un codo de 90 expresndolo como

nmero de dimetros de tubera recta de 1" necesarios para producir el mismo rozamiento.

NOTAS:

Di tubera 1" = 2,67 cm

Si tubera 1" = 5,61@10-4 m2

4.- Ha de proyectarse un tubo de acero de 34 cm de dimetro interno para conducir 48000

barriles de petrleo por da de 24 horas desde un yacimiento hasta una refinera localizada

a 578 millas del manantial. La diferencia de alturas entre los dos extremos de la conduccin

es despreciable. Calcular

a) El nmero de C.V. que se requieren tericamente para vencer el rozamiento en la

conduccin

b) Puesto que la presin mxima permisible en cualquier seccin de la conduccin es de 46

kgf/cm2 ser necesario insertar estaciones de bombeo a intervalos convenientes: Cual

ser el menor nmero de tales estaciones que se requieren?

Datos: 1 barril = 159 L; 1 milla = 1610 m

A la temperatura en cuestin el petrleo tiene una viscosidad absoluta de 50 cp y una

densidad de 0,87 kg/L. Considrese tubo liso (,=0)

5.- En una planta se bombea esencia de trementina a 60 C desde la base de una columna de

fraccionamiento hasta un gran tanque de almacenamiento con un caudal de 100 L/min. El

nivel del tanque est 5 m por encima del nivel de la base de la columna. El tanque est

abierto a la atmsfera, en tanto que la columna opera a 0,35 kgf/cm2 de presin absoluta. La

columna y el tanque se encuentran unidos por una conduccin de hierro galvanizado

standard de 1" y 30 m de longitud que contiene 10 codos intermedios de 90, 5 T standard,

una vlvula de asiento y otra angular.

a) Calcular la energa necesaria para impulsar el fluido mediante una bomba en c.v.

b) Si se sustituye la conduccin de 1" por otra de 2" calcular si existe ahorro de energa

consumida.

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Datos: densidad = 0,86 g/cm3; viscosidad = 1,3 cP

Di(1") = 2,67 cm; Di(2") = 5,25 cm

Accesorio Coeficiente K Leq en dimetros de tubera

codo 90 intermedio 0,75 22T standard 1,80 50

vlvula asiento 6,40 190vlvula angular 5,00 150

6.- En una instalacin de elevacin de agua la tubera de aspiracin, de 45 mm de dimetro

interno, consta de una parte vertical ascendente, que nace en un pozo, de 4 m de longitud

sobre el nivel del agua; y una parte horizontal de 10 m de longitud. La tubera de impulsin

de 40 mm de dimetro interno consta de un tramo vertical de 20 m de altura y otro

horizontal de 4 m abierto a la atmsfera por el que sale el agua. El caudal ha de ser de 200

L/min y su temperatura 20 C.

Calcular:

a) La presin del agua a la entrada y salida de la bomba

b) Potencia de la bomba si el rendimiento global es 0,50

Datos: Los dos codos mencionados son de radio medio con coeficiente de prdida de carga

K=0,75. La rugosidad de la tubera es ,=0,00005 m. :=1 cP a 20 C.

7.- En un tanque abierto se almacena agua a 20 C. Desde l se enva a un depsito cerrado

mediante una bomba a travs de una conduccin standard de hierro forjado de 2,5" y 100

m de longitud con un caudal de 500 L/min. El nivel del depsito cerrado se encuentra 30 m

por encima del nivel del tanque y en su interior reina una presin absoluta de 2 kgf/cm2. En

el trayecto se encuentran insertados los siguientes accidentes: una vlvula de asiento, dos

vlvulas de compuerta (abiertas a la mitad), 10 uniones, 20 codos de 90 y tres T standard.

Calclese:

Operaciones Bsicas (problemas): 2 relacin 4

a) La potencia consumida por la bomba expresada en c.v. si esta tiene una eficacia global

del 50%

b) La temperatura del agua en el punto de descarga si no hay intercambio de calor con el

exterior.

Datos: Dimetro interior del tubo de 2,5" = 62,8 mm

Propiedades del agua a 20 C: D=1 kg/L, :=1 cP

Accesorio Coeficiente K

Vlvula de asiento 6,40Vlvula de compuerta ( ab.) 4,50

Unin 0,04Codo de 90 0,90T standard 1,80

8.- La bomba centrfuga cuyas caractersticas se citan despus se utiliza para elevar agua

(T=27C) por el sistema de tuberas representado en la figura, compuesto por 8 m de tubera

de 2,5" catlogo 40 en la zona de succin y 65 m

de tubera de 2" catlogo 40 en la de impulsin.El

motor que acciona la bomba es trifsico y trabaja

a 220 voltios con un factor de potencia de 0,9.

Todas las vlvulas de la instalacin son de asien-

to plano y estn completamente abiertas. Deter-

minar:

a) El caudal que circula por la tubera en

L/min

b) La intensidad, en amperios, absorbida por el motor.

Operaciones Bsicas (problemas): 2 relacin 5

Caractersticas de la bomba centrfugaCapacidad

L/minAltura (h)

mRendimiento

%

0,0 36,6 0,037,8 36,4 13,075,6 35,7 23,5

113,4 34,4 31,6151,2 32,8 37,5189,0 30,6 42,2227,0 28,4 42,5264,0 25,9 41,7302,5 23,5 39,5

Representar en un grfico la altura, el rendimiento y la potencia en funcin del caudal de la

bomba.

9.- Por una conduccin de 5 cm de dimetro interno circula agua a 20 C (D=1 g/cm3, :=1 cP)

con caudal variable. El intervalo de caudales empleados es de 5000 y 10000 L/h. Se desea

instalar en la misma un diafragama conectado a un manmetro diferencial en el que la

mxima diferencia de altura utilizable es de 60 cm de agua. Calcular el dimetro que debe

darse al orificio del diafragma y la lectura del manmetro para el caudal mnimo empleado.

10.- En una conduccin de acero de 1,5" nominal (Di=1,61 cm) se instala un orificio de cantos

vivos de 0,76 cm de dimetro con conexin de garganta. Por la conduccin circula benzol

a 15 C (D=0,874 g/cm3, :=0,67 cP) procedente de una columna de rectificacin que se

conduce a un depsito. En el manmetro vertical que mide la caida de presin a travs del

orificio se utiliza agua como lquido manomtrico y los tubos de conexin estn llenos de

benzol. La mxima lectura que puede hacerse con el manmetro es de 20 cm y la lectura

mnima que puede hacer con seguridad suficiente, de 3 cm.

Qu intervalo de caudales de benzol en L/h podrn medirse satisfactoriamente con este

dispositivo medidor?

Operaciones Bsicas (problemas): 2 relacin 6

11.- Se desea bombear agua de refrigeracin desde un tanque de almacenamiento hasta un

condensador que est situado 10 m por encima del nivel del tanque. Se dispone de una

linea de 200 m de longitud y 75 mm de dimetro interior y un bomba cuyas caractersticas

son

Caudal (m3/s) 0,0028 0,0039 0,0050 0,0056 0,0059

Carga desarrollada (m) 23,2 21,3 18,9 15,2 11,0

La prdida de carga en el condensador es equivalente a 16 veces la carga de velocidad

basada en el flujo en la tubera de 75 mm, es decir, 16 veces la carga cintica. Si el factor

de friccin de Darcy es constante e igual a 0,003 calclese la velocidad que cabe esperar

y la potencia requerida si la eficacia de la bomba es del 50%.

12.- Desde un depsito abierto y a travs de una entrada normal fluye agua a 20C al interior

de una tubera recta, hidralicamente lisa y horizontal, cuyo dimetro interior es de 2,5 cm.

El agua descarga a la atmsfera. El nivel de agua sobre la entrada de la tubera es de 12 m.

En la conduccin existe un medidor de orificio conectado a un manmetro diferencial

simple con mercurio que acusa una diferencia entre ambas ramas de 67,5 cm; $ = 0,5.

Calcular la longitud real de tubera desde el depsito hasta el punto de descarga.

Manuel moyaOPERACIONES BSICAS

Relacin 2. Problema 8

Manuel moya

114,68 mm

120,29 mm

OPERACIONES BSICAS

Relacin 2. Problema 11