UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ

INGENIERÍA EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS

CATEDRÁTICO: ING. SERGIO

ANCHIRAICO COSQUILLO

ALUMNAS:

CALDERON ORDOÑEZ

CLAUDIA

HUAROCC ALMINAGORDA

DORIS

ROJAS PÉREZ HELEN MARLEN

SINCHE MENDOZA ZANDRA

TAIPE QUISPE LUCY

2014-I

DISEÑO DE

MAQUINARIAS DE

TECNOLOGÍA

INTERMEDIA

LEY DE LA VISCOSIDAD DE NEWTON.

CONCEPTO DE CARGA

• La presión que ejerce una columna (H) vertical de un

liquido en cualquier punto debido a su peso, se le

conoce como carga.

• Una carga de un líquido en un tubo vertical

desarrollada una cierta presión (F/A) sobre la

superficie horizontal en el fondo del tubo.

PERDIDAS DE CARGA PRIMARIAS

PERDIDAS DE CARGA SECUNDARIAS

Estas son ocasionadas por el rozamiento que el fluido experimenta con

la pared de la tubería por la que circula.

cambios sección (arreglo de tuberías) y dirección de la corriente, en las

contracciones, ensanchamientos, codos, diafragmas, válvulas y en general

en todos los accesorios de tuberías.

3.DISEÑO DEL SISTEMA

1. Calculo del sistema:

La evaluación correcta entre la gran diversidad de

bombas con sus respectivas subdivisiones es una de

las tareas principales en la selección de una bomba

para una aplicación dada.

. Esquema general del sistema de bombeo

. Longitud de las tuberías

Análisis del consumo de agua

Volumen

depositado

800 000 L

Consumo en 24

hrs.

681 377 L

Consumo en 8 hrs. 227 125 L

Suministro ½ hr. 126.181 L/S

Dimensiones ADEME

Longitud 100.554 m

Area 0.164 m2

Nivel estatico 79.954 m

Nivel dinamico 70.954 m

Abatimiento 9 m

Símbolo Unidades

Q 0.126 m3/s

Dnominal 10.25 pulg

Dinterno 260 mm

n 1760 RPM

ѵ 1x10-6 m2/s

γ 9.800 N/m3

Patm 100.370 N/m2

Pv 2.340 N/m2

CÁLCULO DE LA CARGA DINÁMICA TOTAL

Datos para el calculo

Cálculos de las velocidades (𝑽𝟏,𝑽𝟐)

Datos

Q = 0.126 m3/s

D = 0.26 m

Ec. De continuidad

𝑄 = 𝑉 𝑥 𝐴

𝑉 =𝑄

𝐴

𝐴 =𝜋

4𝐷 2

Calculando V1,V2 , A1 y A2

𝑨𝟏 =𝜋

40.457 2 = 0.164 𝑚2

𝑽𝟏 =0.126 𝑚3/𝑠

0.164 𝑚2= 0.769 𝑚/𝑠

𝑨𝟐 =𝜋

40.26 2 = 0.053 𝑚2

𝑽𝟐 =0.126 𝑚3/𝑠

0.053 𝑚2= 2.37 𝑚/𝑠

Calculo de la rugosidad relativa

Datos

Acero comercial o hierro forjado

𝜀 = 0.0457 𝑚𝑚

𝐷 = 260.35 𝑚𝑚

Determinando la rugosidad relativa

𝜀

𝐷=0.0457 𝑚𝑚

260.35 𝑚𝑚= 1.75 𝑥 10−4

Calculo del número de Reynolds

Datos𝑣 = 1 𝑥 10−6𝑚2/𝑠𝑉2 = 2.37 𝑚/𝑠𝐷 = 0.26 𝑚

Calculando los números de Reynolds

𝑅 =𝑉𝐷

𝑣

𝑅 =2.37𝑚𝑠𝑥 0.26 𝑚

1 𝑥 10−6𝑚2/𝑠= 6 𝑥 105

Cálculo del coeficiente de fricción con la ecuación de Colebrook White y con el diagrama de Moody.

Datos

𝐷 = 0.26 𝑚𝜀

𝐷= 1.75 𝑥 10−4

𝑅 = 6 𝑥 105

Determinando el coeficiente de rozamiento

Ecuación de Colebrook White

12 𝑓= −2 log10

𝜀𝐷3.7+2.51

𝑅 2 𝑓

12 𝑓= −2 log10

0.000175

3.7+2.51

6 𝑥 105 2 𝑓

𝑓 = 0.0149

Diagrama de Moody.

𝑓 = 0.0155

Sumatoria de los tramos de tubería:

Datos:

Acero cedula 20

Din=260 mm

Longitud de la tubería

𝐋 = 𝟑𝟎 + 𝟏𝟖 + 𝟗𝟖 + 𝟒. 𝟕) 𝒎

𝐋 = 𝟖𝟓. 𝟔𝟕 𝐦

Sumatoria de la longitud equivalente

Cálculo de las perdidas primarias y secundarias en el sistema

Datos

D= 0.26 m

V2 =2.37 m/s

L(tubería) =85.67 m

Le = 91.643 m

F= 0.0149

G =9.81 m/s2

𝒉𝒇𝟏→𝟐 = 𝐟𝐋 + 𝑳𝒆

𝑫

𝑽𝟐𝟐

𝟐𝒈→ 𝐦

𝐡 = 𝟎. 𝟎𝟏𝟒𝟗(𝟖𝟓. 𝟔𝟕 + 𝟗𝟏. 𝟔𝟒) 𝒎

𝟎. 𝟐𝟔 𝒎

(𝟐. 𝟑𝟕𝒎𝒔 )𝟐

𝟐 𝟗. 𝟖𝟏 𝐦/𝒔𝟐

𝒉𝒇𝟏→𝟐 = 𝟐. 𝟗𝟎𝟓𝐦

Calculo de la altura geodésica

Datos

Z2 = (30+5+7) m

Z1= 0 m

𝒁𝟐−𝟏 = 𝒁𝟐 − 𝒁𝟏 → 𝐦

𝒁𝟐−𝟏 = 𝟑𝟎 + 𝟓 + 𝟕 𝒎− 𝟎 𝐦

𝒁𝟐−𝟏 = 𝟒𝟐𝐦

Calculo de la carga de la velocidad

Datos

V1 = 0.769 m/s

V2 = 2.37 m/s

𝒉𝒗 =𝑽𝟐𝟐 − 𝑽𝟏

𝟐

𝟐𝒈→ 𝐦

𝒉𝒗 =(𝟐. 𝟑𝟕)𝟐−(𝟎. 𝟕𝟔𝟗)𝟐

𝟐(𝟗. 𝟖𝟏)

𝒎𝟐/𝒔𝟐

𝐦/𝒔𝟐

𝒉𝒗 = 𝟎. 𝟐𝟓𝟔𝐦

Calculo de la carga dinámica total

Datos

P2= P1 =Patm

Z2-1= 42 m

Hv = 0.256 m

Hf 1-2 =2.905 m

𝐂𝐃𝐓 =𝑷𝟐 − 𝑷𝟏𝜸+ 𝒁𝟐−𝟏 + 𝒉𝒗 + 𝒉𝒇𝟏→𝟐

→ 𝐦 𝐜. 𝐚.

𝐂𝐃𝐓 = 𝟎 + 𝟒𝟐 + 𝟎. 𝟐𝟓𝟔 + 𝟐. 𝟗𝟎𝟓 𝐦 𝐜. 𝐚.

𝐂𝐃𝐓 = 𝟒𝟓. 𝟏𝟔𝟏 𝐦 𝐜. 𝐚.

Cálculo de la carga neta positiva de

succión

Cálculo para la bomba centrifuga vertical tipo turbina y motor eléctrico, primera propuesta.

Cálculo de la potencia mecánica de la bomba:

• Potencia hidráulica de la bomba

𝑊𝐾𝑊 = 0.126𝑚3

𝑠∗ 45.161 𝑚 ∗ 9800

𝑁

𝑚3∗1

1000

𝑊𝐾𝑊 = 55.764 𝑘𝑤

• Potencia mecánica de la bomba

𝐵𝐾𝑊 =𝑄𝐻𝛾

1000 𝑛

𝐵𝐾𝑊 =55.764

0.79𝑘𝑤 = 70.588 𝑘𝑤

Resumen

Símbolo Valores Unidades

n 1760 rpm

𝒏 79 %

𝑾𝑲𝑾 55.764 kw

𝑩𝑲𝑾 70.588 Kw

𝑵𝑷𝑺𝑯𝑫

59.251 m.c.a

Hoja de datos de la bomba centrífuga vertical tipo turbina:

BOMBA:

Es una máquina generadora, que absorbe energía mecánica y la restituye

en energía hidráulica al fluido que la transita; desplazando el fluido de un

punto a otro.

Bomba de

desplazamiento positivo.

Bomba rotodinámica.

Se llaman rotodinámicas por

que su movimiento es rotativo y

el rodete comunica energía

al fluido en forma de energía

cinética.

el rodete comunica energía al fluido

en forma de presión.

Su funcionamiento se basa en el

principio de desplazamiento positivo

Elección de una bomba.

Básicamente hay cinco pasos en

la elección de una bomba, sea

grande o pequeña, centrífuga,

reciprocante o rotatoria.

1) Diagrama de la disposición de

la bomba y tubería.

2) Determinación de la

capacidad.

3) Carga dinámica total.

4) Condiciones del líquido.

5) Elección de la clase y el tipo.

CALCULO DEL EMPUJE AXIAL:

Datos

𝐸𝐴 = 𝐸𝐻 +𝑊𝑀𝑅 − 𝐹𝐹

𝐸𝐴: 𝐸𝑚𝑝𝑢𝑗𝑒 𝐴𝑥𝑖𝑎𝑙

𝐸𝐻: 𝐸𝑚𝑝𝑢𝑗𝑒 ℎ𝑖𝑑𝑟á𝑢𝑙𝑖𝑐𝑜

𝑊𝑀𝑅: 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑚𝑢𝑒𝑟𝑡𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑒𝑙𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑟𝑜𝑡𝑎𝑡𝑖𝑣𝑜

𝐹𝐹 ∶ 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑓𝑙𝑒𝑐ℎ𝑎

CDT Carga

Dinámica Total.

fE : Factor de

empuje axial;

𝐸𝐴 = 𝐸𝐻 +𝑊𝑀𝑅 − 𝐹𝐹

𝐸𝐴 = (1053.905 + 1547.4 − 19) 𝐾𝑔𝐹

𝐸𝐴 = 2 582.305 𝐾𝑔𝐹

CÁLCULO DE LA POTENCIA ELÉCTRICA

Datos

𝑃𝑒 = 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑒𝑙é𝑐𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎

𝑉 = 440 𝑉 𝐼 = 148 𝐴

𝑓𝑃 = 87.5 % 𝑛𝑚 = 94.5 %

𝑃𝑒 =23 ∗ 𝑉 ∗ 𝐼 ∗ 𝑓𝑃 ∗ 𝑛𝑚

𝑃𝑒 =23 440 𝑉 148 𝐴 0.875 0.945

𝑃𝑒 = 93.264 𝐾𝑤

DATOS DEL MOTOR ELÉCTRICO VERTICAL

CONCLUSIONES

Se analizó y comprendió los cálculos necesarios para el transporte del agua

(fluido newtoniano), este empleado para la elaboración de gaseosas y

cervezas.

Se logró obtener una bomba, en este caso bomba centrifuga vertical de tipo

turbina que cumple con los requerimientos, con una eficiencia y potencia

eléctrica aceptable.

Al proponer la bomba vertical tipo turbina, se tiene presente de que es

necesario alcanzar una cierta profundidad, en donde otras bombas no

proporcionan los elementos para poder llegar al nivel deseado del líquido.

18 m

7 m

16m

5 m 4.7 m

30 m