TEMA 5 BOMBAS Y COMPRESORES

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1 TEMA 5 BOMBAS Y COMRESORES ÍNDICE 5.- BOMBAS Y COMRESORES... OBJETIVO INTRODUCCIÓN BOMBAS, DESCRICIÓN Bombas centrífugas Bombas Alternativas Bombas Rotativas Bombas De Diafragma Curvas Características ECUACIONES ARA EL DISEÑO DE BOMBAS Balance De Energía erdidas or Fricción otencia De La Bomba Altura Neta ositiva de Aspiración (NSH) Temperatura De Descarga Leyes de Semejanza rocedimiento De Diseño Criterios de selección de bombas COMRESORES, DESCRICIÓN Compresores De Movimiento Alternativo Compresores Rotatorios Compresores Centrífugos SELECCIÓN DE COMRESORES ECUACIONES ARA EL DISEÑO DE COMRESORES Modelo Isentrópico Temperatura De Descarga Modelo olitrópico Método Del Diagrama resión- Entalpía ROBLEMAS...6

2 Indice de Figuras Figura 5.. Esquema de bomba centrífuga... 4 Figura 5.. Bomba Centrífuga Multietapa... 5 Figura Bomba axial... 5 Figura Instalación Bomba - Motor... 6 Figura Bombas De Husillo Doble... 7 Figura Curva característica (cambio de rodete)... 8 Figura Curva característica (cambio de velocidad)... 8 Figura Curva característica Típica... 9 Figura Mapa de area de trabajo de bombas... 9 Figura 5.. Conexión de bombas en serie y en paralelo... 0 Figura 5.. Leyes de semejanza... Figura Criterios de selección de Bombas... 4 Figura Compresor de Movimiento alternativo... 5 Figura Sistemas de control del compresor... 6 Figura Soplante de Lóbulos... 6 Figura Compresor de Tornillo... 6 Figura Compresor de paletas y de anillo líquido... 7 Figura Ventilador... 7 Figura 5.. Compresor axial... 8 Figura 5.. Compresor Centrifugo... 9 Figura Tabla de selección en función de presión de descarga y caudal... 0 Figura Curvas de compresión... BIBLIOGRAFIA [] INGENIERIA QUIMICA TOMO Coulson & Richarson. Capitulo 5 Bombeo de Liquidos. De Reverté [] SELECCIÓN DE BOMBAS, SISTEMAS Y ALICACIONES R. H. Warring,Manuales técnicos Labor Nº 7 [3] ROCESS COMONENT DESIGN.. Buthod & all, Capítulo 7 umps and Compresors. Universidad de Tulsa.Oklahoma [4] BOMBAS CENTRÍFUGAS, E. Carnicer, C. Mainar Ed. araninfo; Biblioteca del instalador

3 5.- BOMBAS Y COMRESORES. OBJETIVO..- Establecer las reglas básicas en la selección y dimensionado de bombas y compresores a utilizar en una industria química..- resentar las características de los distintos tipos de bombas y compresores 3.- resentar las Relaciones Básicas de Diseño de Bombas y establecer el procedimiento estándar de diseño. 4.- Conocer y aplicar las curvas características de las bombas y aplicarlas en la selección de la más apropiada. 5.- resentar las reglas básicas de selección de materiales de construcción de bombas en función de las características de lo fluidos bombeados. 6.- resentar las Relaciones Básicas de Diseño de Compresores y establecer el procedimiento estándar de diseño INTRODUCCIÓN. Las bombas y compresores cumplen la función de generar el movimiento de los fluidos desde un punto a otro del proceso. La diferencia fundamental entre bombas y compresores es que los líquidos se bombean, mientras que los gases se comprimen, y por lo tanto, no hay una distinción clara si una máquina es una bomba o un compresor en ciertas aplicaciones. Los tipos básicos de bombas y compresores son: DESLAZAMIENTO OSITIVO ALTERNATIVOS ROTATORIOS CONTINUOS CENTRÍFUGOS EYECTORES Las técnicas básicas de calculo de bombas y compresores difieren. ara bombas se utiliza el balance de energía mecánica o ecuación de Bernouilli, ya que la diferencia de temperatura en bombas es moderada. ara compresores se utiliza el balance de energía térmica. En general en el compresor el trabajo es equivalente al cambio de entalpía. Las unidades básicas utilizadas para bombas y compresores son: Característica Sistema Ingles Sistema Internacional Factores de conversión Capacidad de una bomba gal/min m 3 /h 0.74 Capacidad de un ft 3 /min m 3 /h.699 compresor Trabajo por unidad de masa ft-lbf/lbm ó ft of head kj/kg ó Altura manométrica m otencia C.V. W 745 Bombas y Compresores 5.

4 La terminología básica utilizada en la selección y cálculo de bombas es la siguiente.. resión. Entendemos por presión la fuerza ejercida por unidad de superficie por un fluido. ero debemos distinguir entre: a. resión barométrica o presión atmosférica b. resión absoluta c. resión relativa. resión o tensión de Vapor 3. Altura Geométrica. Es la altura vertical comprendida desde el nivel de líquido a elevar hasta el punto más alto. 4. Altura de Aspiración. Comprende la distancia desde el nivel del líquido hasta el eje de la bomba. 5. Altura de impulsión. Se mide desde el eje de la bomba hasta el punto de máxima elevación. 6. Altura Manométrica. Es la suma de la geométrica más las pérdidas de carga. 7. érdida de carga. Son las pérdidas debidas al rozamiento del líquido con las paredes de la tubería y sus accesorios (válvulas, codos,...) 8. Caudal o Capacidad de una bomba es el volumen de líquido elevado por unidad de tiempo. 9. Curva característica. Una bomba no tiene un único punto de funcionamiento, sino una infinidad de ellos. La curva que une todos los punto de funcionamiento posibles de una bomba, acoplada a un motor concreto, recibe el nombre de curva característica o curvas de la bomba, siendo los fabricantes los que suministran tal información. 0. NSH = Altura Neta ositiva de Aspiración (del ingles Net positive Suction Head) es la diferencia entre la presión del líquido a bombear referida al eje del impulsor y la presión de vapor del líquido a la temperatura de bombeo, referida en metros. Hay que distinguir entre: NSH Disponible NSH Requerido a. NSH disponible depende del conjunto de la instalación elegida para la bomba y es una particularidad independiente del tipo de bomba. Es por tanto calculable. b. NSH requerido es un dato básico peculiar de cada tipo de bomba, variable según modelo, tamaño y condiciones de servicio, que se determina pro prueba o cálculo, siendo un dato a facilitar por el fabricante el cual lo ha obtenido a través de ensayos. ara que una bomba funcione correctamente sin cavitación, ha de cumplirse que el NSH disponible en la instalación, sea igual o mayor que el NSH requerido por la bomba.. Cavitación. Ruido que se oye en el interior de la bomba causado por la explosión de las burbujas de vapor cuado la bomba opera con una aspiración excesiva. En general la cavitación indica un NSH disponible insuficiente. Bombas y Compresores 5.

5 . Número de Revoluciones. En las bombas centrífugas la relación de caudal suministrado a la altura de impulsión hace que el rodete tenga una forma determinada. Esta relación se expresa por el número específico de revoluciones (velocidad específica) N s. N Q N S = 3/ 4 H Donde: N es Velocidad de rotación (rpm); H altura total (ft) y Q caudal (gpm) en el punto de máximo rendimiento. 3. otencia hidráulica. Es la potencia precisada por la bomba exclusivamente para bombear el líquido. 4. otencia absorbida (o potencia de freno). Es la potencia en el eje de la bomba y equivale a la potencia hidráulica más la potencia consumida en compensar los distintos tipos de pérdidas que se ocasionan en la bomba. or consiguiente es mayor que la potencia hidráulica. 5. otencia absorbida por el motor. Es mayor que la potencia ansorbida por la bomba, pues hay que añadirle las pérdidas internas del motor eléctrico. 6. Rendimiento mecánico, o rendimiento de la bomba, equivale al cociente de dividir la potencia hidráulica y la potencia absorbida. Se expresa en porcentaje y es siempre menor que la unidad BOMBAS, DESCRICIÓN. Los tipos principales de bombas son: CENTRIFUGAS ALTERNATIVAS ROTATORIAS DIAFRAGMA Bombas centrífugas. Las bombas centrífugas consisten en un rodete montado sobre una carcasa o voluta. El liquido entra en el centro del rodete y es acelerado por el giro de este, la energía cinética del fluido se transforma en energía potencial en la salida. Bombas y Compresores 5.3

6 Figura 5.. Esquema de bomba centrífuga MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN (Generalmente de fundición de hierro o acero al carbono), ver TEMA 3. ara información adicional consultar el capítulo 9 Materiales y su compatibilidad del libro SELECCIÓN DE BOMBAS. SISTEMAS Y ALICACIONES de R.H. WARRING. SELECCIÓN DE BOMBAS CENTRIFUGAS Los criterios más importantes en la selección de bombas incluyen: Condiciones de operación (temperatura y presión) Características del fluido (viscosidad, densidad, presión de vapor, o ebullición, propiedades corrosivas, toxicidad, inflamabilidad, limpieza) Rango de Capacidad (caudal normal y máximo) Condiciones de aspiración (resión de aspiración, NSH) resión de descarga (simple o múltiple etapa) rácticas operatorias (continuo, intermitente) Dentro de las bombas centrífugas podemos encontrar diferentes tipos como son las MULTIETAA, las AXIALES,... Bombas y Compresores 5.4

7 Figura 5.. Bomba Centrífuga Multietapa Figura Bomba axial Bombas y Compresores 5.5

8 Figura Instalación Bomba - Motor MOTORES Los motores habituales en bombas centrifugas son eléctricos de corriente alterna y potencias entre y 00 CV, con revoluciones variables en función de frecuencia y voltaje de la línea ( p.e. 450 r.p.m. a 50 Hz y 740 r.p.m. a 60 Hz ó 900 y 3480 r.p.m. respectivamente) Si utilizamos motores de velocidad variable pueden mejorarse las respuestas de las curvas características. También pueden utilizarse motores de combustión o turbinas de vapor si se dispone de este Bombas Alternativas. Las bombas alternativas se utilizan para caudales de bajos a moderados, con elevadas alturas manométricas. Consisten fundamentalmente en un pistón y un cilindro, con las apropiadas válvulas de aspiración y descarga. Se pueden utilizar pistones simples, o dobles o triples o pistones de doble acción. poseen motores de velocidad variable o sistemas de recirculación para regular el caudal. Tienen una válvula de seguridad para protección ante una válvula cerrada en descarga. Se distinguen tres tipos de Bombas alternativas: OTENCIA VOLUMEN CONTROLADO (medidoras o proporcionales) CORRIENTE (impulsada por aire comprimido) Bombas y Compresores 5.6

9 Bombas Rotativas. Son bombas que están provistas de elementos rotativos que comprimen el fluido en el interior de una carcasa proporcionando un caudal sin pulsaciones. Los tipos de bombas rotativas son: BOMBAS DE ENGRANAJES EXTERNOS BOMBAS DE ENGRANAJES INTERNOS BOMBAS DE ROTOR LOBULAR BOMBAS DE ALETAS (Deslizantes, Oscilantes, Flexibles) BOMBAS DE HUSILLO SIMLE (estator flexible) BOMBAS DE HUSILLO DOBLE BOMBAS DE ANILLO LIQUIDO Figura 5. 5 Bomba de rotor lobular Bombas De Diafragma. Son bombas alternativas o de pistón en las que el pistón está separado del fluido por un diafragma. Se utilizan para trabajar con fluidos muy corrosivos. Figura Bombas De Husillo Doble Bombas y Compresores 5.7

10 Curvas Características La forma de la curva característica de una bomba centrífuga es : Figura Curva característica (cambio de rodete) Figura Curva característica (cambio de velocidad) Bombas y Compresores 5.8

11 Figura Curva característica Típica Figura Mapa de area de trabajo de bombas Bombas y Compresores 5.9

12 Las curvas características nos indican cual es el punto de funcionamiento (caudal, Altura manométrica) ante unas condiciones dadas de funcionamiento de la bomba, revoluciones, tipo y diámetro del rodete,... Tambien nos indican el rendimiento de la bomba y entre este el BE (Best-efficiency point), punto de mayor rendimiento. Lugar recomendado de trabajo de la bomba. Tambien podemos ver el valor de NSH requerida (Net ositive Suction Head) altura neta positiva de aspiración, no se puede rebasar si se desea evitar cavitación. Las curvas características de bombas conectadas en serie o paralelo son: Figura 5.. Conexión de bombas en serie y en paralelo Bombas y Compresores 5.0

13 5..- ECUACIONES ARA EL DISEÑO DE BOMBAS Balance De Energía. Balance de energía mecánica o ecuación de Bernouilli Energía de presión + Energía potencial, + Energía cinética + Energía de bomba + Energía por fricción = 0 ( V V ) m ( ) + mg( Z Z) + m ρ Todos los términos están expresados en J (Juoles) S.I. Si trabajamos por unidad de masa J/kg ( ) + g Z Z ρ + mws + mf = ( ) ( V V ) + = + WS + F Dividiendo cada término por (g), tenemos la expresión en altura manométrica: ( ) ( ) ( V V ) Z Z + + = + + ρg Si trabajamos en el sistema ingles tendremos: 44( ) g + Z Z + ρ g g ( ) ( V V ) h S h f + W + F g = S c c Donde: (psia); ρ (lbm/ft 3 ); g (ft/s ); V(ft/s); g c ( = 3,74 ft-lbm/s -lbf); W s y F (ft-lbf/lbm) erdidas or Fricción. h f = ( f L D + V K ) g otencia De La Bomba. m h g = s b η Con m = flujo másico (kg/s) H s = altura manométrica (m) b = otencia (W) En el sistema ingles será: m hs b = 550η Con m (lb(s); h s (ft lbf/lbm); b (H) Se pueden utilizar las siguientes fórmulas Q hs ρ b[ kw ] = 367η Q hs ρ b[ CV ] = 70η Con Q en m 3 /h ; h s en m; ρ en kg/dm 3 Bombas y Compresores 5.

14 Altura Neta ositiva de Aspiración (NSH) donde Con NSHA NSHA CENTRIFUGA ALTERNATIVA V = ( Z Z) + h f ρg = ( Z Z ) + LV n C h a = K gc L: longitud de tubería (pies) n: (rpm) V: Velocidad en tubería (pies 3 /s) C: Cte. Bomba 0.00 simple 0.5 doble triple K Cte. Fluido.4 agua.0 hidrocarburos.5 aceites calientes ρg V h f V g V ha g Temperatura De Descarga. El incremento de temperatura del bombeo es la suma del incremento por fricción más el de compresión del líquido: T T Total Fricción = T = h Fricción p + T η 778C p Compresión ( De As ) G TCompresión = e 000 Donde todas las unidades están en sistema ingles, T (ºF), h p (pies), C p (BTU/lbºF), (psi), G (peso especifico = para agua) Leyes de Semejanza Figura 5.. Leyes de semejanza Bombas y Compresores 5.

15 rocedimiento De Diseño..- Definir el esquema del proceso (Diagrama de flujo esquemático o constructivo)..- Calcular los balances de materia y energía 3.- Determinar el diámetro y altura de los recipientes de proceso y estimar el nivel de líquidos. 4.- Definir la distribución y elevación para los equipos y tuberías. 5.- Construir el diagrama tridimensional de tuberías, incluyendo las válvulas, uniones y accesorios. 6.- Estimar la longitud de las tuberías. 7.- Determinar los niveles bajo, normal y máximo de los líquidos en los recipientes de proceso ante las condiciones de aspiración y descarga de las bombas. 8.- Calcular los requisitos de flujo: Velocidad, temperatura y presión (para condiciones normales y límites). 9.- Determinar el diámetro de las tuberías 0.- Estimar los coeficientes de resistencia de válvulas y accesorios..- Estimar la perdida de carga en los equipos del tipo de intercambiadores de calor..- Calcular la potencia de las bombas 3.- Calcular NSHA 4.- Seleccionar la bomba basándonos en el BE. 5.- Calcular la potencia del motor 6.- Completar el diseño preliminar del proceso y enviar a los ingenieros mecánicos para definir los planos (incluyendo fijaciones, estructuras,...) 7.- reparar las curvas de altura manométrica vs caudal del sistema para análisis. Bombas y Compresores 5.3

16 Criterios de selección de bombas Figura Criterios de selección de Bombas Bombas y Compresores 5.4

17 5.3.- COMRESORES, DESCRICIÓN. Los tipos de compresores más utilizados son: CENTRÍFUGOS ALTERNATIVOS Todos los compresores deben tener un separador de líquidos y sólidos antes de la etapa de compresión Compresores De Movimiento Alternativo. Se utilizan ampliamente en la industria química, son flexibles en caudal y rango de presión de descarga. Rangos: otencia motor : resión descarga: Velocidad: COMONENTES MECÁNICOS de a C.V. de a más de 700 atm de 5 a 000 r.p.m. Figura Compresor de Movimiento alternativo ISTÓN CILINDRO VÁLVULAS ESACIO MUERTO DEÓSITOS AMORTIGUADORES MOTORES ACEITE LUBRICANTE CONTROLES RELACIÓN DE COMRESIÓN (5:, por T y fallo mecánico pistón) MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN Bombas y Compresores 5.5

18 Figura Sistemas de control del compresor Compresores Rotatorios. Los tipos principales son: SOLANTE DE LÓBULOS COMRESORES DE TORNILLO COMRESORES DE ALETAS COMRESORES DE ANILLO LIQUIDO Figura Soplante de Lóbulos Figura Compresor de Tornillo Bombas y Compresores 5.6

19 Figura Compresor de paletas y de anillo líquido Compresores Centrífugos. Los compresores dinámicos dependen de la conversión de energía cinética en energía de presión. ueden ser de tres tipos: COMRESORES CENTRÍFUGOS, que aceleran el fluido en la dirección radial. COMRESORES AXIALES, que aceleran el fluido en la dirección del eje (VENTILADORES y SOLANTES) COMRESORES DE FLUJO MIXTO. Figura Ventilador Bombas y Compresores 5.7

20 Figura Compresor axial Los compresores centrífugos operan con velocidades de flujo de hasta 40 m 3 /s y presiones de hasta 700 bars. DETALLES MECÁNICOS RODETES ARTES FIJAS ESTRUCTURA COJINETES SELLAMIENTO EQUILIBRADO RELACIÓN DE COMRESIÓN, a,5 por etapa MOTORES CONTROLES Bombas y Compresores 5.8

21 Figura 5.. Compresor Centrifugo Bombas y Compresores 5.9

22 5.4.- SELECCIÓN DE COMRESORES. La selección de los compresores se realiza por consideraciones prácticas, más que por técnicas o económicas. Figura 5.. Tabla de selección en función de presión de descarga y caudal Bombas y Compresores 5.0

23 Comparación entre compresores Alternativos y Centrífugos Tipo Ventajas Desventajas Alternativo - Gran flexibilidad en rango operacional - Maneja menor caudal a altas presiones - Mayor eficiencia adiabática y menor coste de potencia - Menos sensible a cambios en la composición del gas Centrifugo - Menor coste inicial - Menor coste de mantenimiento - Menor tiempo parado - Menor tamaño y masa - Motores de alta velocidad y bajo mantenimiento - Alto coste Inicial - Alto coste de mantenimiento - Mayor tiempo de parada - Tamaño y peso elevado - Motores de baja velocidad y alto mantenimiento - Rango operativo limitado por golpe de ariete - Limite inferior de caudal - Alto coste de potencia de motor - Sensible a cambios en composición y densidad del gas Bombas y Compresores 5.

24 5.5.- ECUACIONES ARA EL DISEÑO DE COMRESORES. El diseño de compresores está basado en la aplicación de la primera y segunda ley de la termodinámica. El balance de energía es tal que lo cambios en energía cinética y potencial son despreciables, así como las perdidas de carga, con lo que queda: W = h h donde: W : Trabajo del compresor (kj/kg) h : Entalpía de descarga h : Entalpía de entrada ara calcular h es necesario conocer el modelo de la compresión, ya que el trabajo de compresión del gas responde a la ecuación: W = Vd En función del modelo de compresión tendremos un punto final diferente, así tenemos transformación isotérmica (T= cte) donde: V = V = cte W = Vd = V = nrt ln Figura Curvas de compresión Modelo Isentrópico. Este modelo es adiabático y reversible, así tenemos: WS = h, S h El modelo isentrópico responde a la ecuación V k k = V = cte Donde k es el coeficiente isentrópico (k) se define por k = cp / cv donde c p es la capacidad calorífica a presión constante y c v es la capacidad a volumen constante, y re calculan para un gas ideal como R cv = cp M Rk cp = [ M( k )] or otro lado teniendo en cuenta la ecuación de los gases perfectos tenemos para las temperaturas la relación k T T k = (*) Ahora podemos integrar para obtener la ecuación del trabajo en una transformación isentrópica: Bombas y Compresores 5.

25 d W Vd k = = V k Resolviendo la integral y sustituyendo la expresión de la temperatura se tiene: k RkT k WS = M k ( ) el trabajo real del compresor es diferente pues hemos de tener en cuenta las pérdidas de compresión. Se define la eficiencia isentrópica (η S ) como: Trabajo Isentropico hs h, S h η S = = = Trabajo Real h h h donde W = W S a η S La potencia del compresor será: g = m( Wa) donde g = otencia (kw) m = Flujo másico (kg/s) Si tenemos los diagramas resión- Entalpía se puede sustituir los valores de los diagramas, si no se disponen podemos suponer comportamiento de gas ideal: WS = h, S h = c T, S T ( ) donde = Capacidad calorífica media entre T y T c p ara gases no ideales y siendo z el factor de compresión del gas z z zar = W = z S ar RkT M( k ) k k Temperatura De Descarga. La ecuación (*) se utiliza erróneamente para calcular la temperatura de descarga, pues las perdidas del compresor aumentan la temperatura siendo: T = T + T k k η s Modelo olitrópico. Bombas y Compresores 5.3

26 El modelo politrópico se utiliza en compresores centrífugos, pues la eficiencia politrópica solo depende de la geometría del compresor y no de las propiedades del fluido. Se utiliza un coeficiente politrópico (n) en lugar del coeficiente isentrópico (k), con lo que las ecuaciones serán: V V cte n n = = T T n n = Se define el coeficiente de eficiencia politrópica η p como: ( ) ( ) η p n n k k nk kn = = Y las ecuaciones a desarrollar son las mismas que las anteriores, pero cambiando k por n El trabajo politrópico, absorbido por el gas durante la compresión vale: = W z RnT Mn p ar n n ( ) Y el trabajo real del compresor vale: = Wa W p η p = = W W z RkT M k a p p ar n n η ( ) m W g a = ( ) La eficiencia isentrópica puede calcularse por: η η s k k n n k k k k p = = Bombas y Compresores 5.4

27 Método Del Diagrama resión- Entalpía. Figura Diagrama presión entalpía Bombas y Compresores 5.5

28 5.6. ROBLEMAS Se comprime gasolina de peso especifico desde 0 a 00 psia en una bomba con una eficiencia de La altura manométrica de la bomba es 390 ft-lbf/lbm. Determinar el incremento de temperatura. Calor especifico de la gasolina es 0.53 Btu/lb ºF Seleccionar la bomba para el sistema de la figura Se desea comprimir lbm/hr de propano desde 0 psia a 80ºF a 00 psia en un compresor centrífugo. La eficiencia adiabática se estima en a.- Resolver el problema utilizando el diagrama resión -Entalpía. b.- Resolver el problema suponiendo gas ideal y compresión isentrópica. Capacidad calorífica del propano 9.5 Btu/lbmole-ºF Bombas y Compresores 5.6

29 .- ROBLEMA DE TRANSORTE DE FLUIDOS Calcular las tuberías, seleccionar el modelo de la bomba y especificar la potencia del motor necesarios para el sistema de la figura. Tubería: Acero al carbono según norma ASA B.36.0 Sch 40. Bomba centrífuga: según las curvas características adjuntas Fluido: Caudal = 5 m 3 /hora = Densidad = 965 kg/m 3 bar Viscosidad =.4 mns/m Z 3 = 5 m resión de Vapor 0,5 bar Aspiración: Longitud tubería = 8 m Accesorios: codos largos de 90º válvula compuerta abierta = Z = 0 m bar Z = - 5 m Descarga : Longitud tubería =60 m Accesorios: 4 codos largos de 90º válvula de retención 3 válvulas de compuerta abiertas válvula de control con C V = 65 d = -½ in erdida de carga en el Intercambiador de calor: 0 psi Nota: Las transiciones de ampliación y reducción de las tuberías en las conexiones de la bomba y de la válvula de control tienen perdidas de carga despreciables..- ROBLEMA DE TRANSORTE DE FLUIDOS Calcular las tuberías, seleccionar el modelo de la bomba y especificar la potencia del motor necesarios para poder alimentar el intercambiador de calor del problema anterior si admitimos una perdida de carga en el crudo del petróleo de bar y en el producto de cola de 4 bar si tenemos el siguiente sistema instalado F bar bar D E C B A CARACTERISTICA CRUDO DE.. DE COLA UDS. Densidad kg/m 3 resión de vapor 0,5 0,0 bar DATOS Bombas y Compresores 5.7

30 Altura punto A 5 m Logitud AB 0 m K accesorios AB 3.00 Altura punto B 0 m Logitud BC 30 m K accesorios BC 3.00 Altura punto C 0 m Logitud DE 0 m K accesorios DE 3.00 Altura punto D - 5 m Logitud EF 80 m K accesorios EF 3.00 Altura punto E 0 m Altura punto F 0 m CUESTIONES DEL EXAMEN DE 996/ Necesitamos un compresor para comprimir 00 m 3 /hora de Nitrógeno desde atm. a 00 atm. En condiciones de trabajo continuas, qué modelo seleccionarías? A Compresor Axial B Compresor alternativo multietapa C Compresor centrífugo multietapa D Compresor centrífugo una etapa 0.- Qué temperatura de descarga tendremos tras la compresión de un fluido desde 5ºC y atm a 5 atm, si utilizamos un compresor centrífugo con rendimiento politrópico 0,78 y k =,5? A 453 ºK B 97 ºC C 4 ºC D 50,5 ºK 03.- Qué temperatura de descarga tendremos tras la compresión de un fluido desde 5ºC y atm a 5 atm, si utilizamos un compresor centrífugo con rendimiento isentrópico 0,78 y k =,5? A 44 ºC B 43.3 ºC C 460 ºK D 33,5 ºF 04.- Cual será la altura máxima de aspiración desde un depósito abierto a l atmósfera para un derivado del petróleo con peso especifico 0.80 y presión de vapor 300 mmhg a 0 ºC de una bomba centrífuga con las siguientes características: NSHR =,0 m, erdidas por fricción y velocidad =,0 m A,0 m B 3,5 m C 4,8 m D 6,5 m 05.- Cual será la diferencia de altura máxima entre el nivel de un depósito cerrado y la bomba para un derivado del petróleo con peso especifico 0.80 y presión de vapor 300 mmhg a 0 ºC de una bomba centrífuga con las siguientes características: NSHR = 3,60 m, erdidas por fricción y velocidad =,0 m A C Nivel depósito a más de 3. m por encima de la bomba Nivel depósito a menos de 3. m por debajo de la bomba B D Nivel depósito a más de 4,6 m por encima de la bomba Nivel depósito a menos de 4.6 m por debajo de la bomba Bombas y Compresores 5.8

31 CUESTIONES DEL EXAMEN DE 997/ Qué temperatura de descarga tendremos tras la compresión de un fluido desde 35ºC y atm a 40 atm, si utilizamos un compresor centrífugo con rendimiento politrópico 0,75 y k =,0? A 599.3ºK B 79.ºC C 43.4ºC D 573.9ºK 07.- Determinar cuál será la condición final de funcionamiento de un circuito hidráhulico compuesto por dos bombas en serie con las características indicadas en la figura y las condiciones de pérdida de carga de la instación en ella representadas. ft Altura manométrica (ft) vs caudal (gpm) y = 0,004x bomba 00 linea y = -0,003x gpm Las ecuaciones que sigue son: Bomba hbomba =. Linea: h donde h (ft) y Q (gpm) Q linea = Q A h = 9 ft y Q = 0,6 gpm B h = 0 ft y Q = gpm C h = 78.5 ft y Q = 84.5 gpm D h = 55 ft y Q = gpm C06.- Cual será la altura máxima de aspiración desde un depósito cerrado a atmósfera para un derivado del petróleo con peso especifico 0.90 y presión de vapor 300 mmhg a 0 ºC de una bomba centrífuga con las siguientes características: NSHR = 4,0 m, erdidas por fricción y velocidad = 0,5 m A + 3,6 m (por debajo bomba) B + 3,5 m (por debajo bomba) C - 3,6 m (por encima bomba) D - 4,5 m (por encima bomba) 0.- Determinar el modelo del compresor,la potencia del compresor si su rendimiento isentrópico es de 0.75 y la potencia del motor necesario para las siguientes condiciones de trabajo, si consideramos que el gas se comporta como gas ideal. eso molecular gas (gr/mol) 6 Caudal entrada (m 3 /hr) 500 resión de aspiración (bar) resión de descarga (bar) 00 Temperatura aspiración (ºC) 30 k = c p /c v.5 Bombas y Compresores 5.9

32 .- ROBLEMA DE TRANSORTE DE FLUIDOS Calcular las tuberías, seleccionar el modelo de la bomba y especificar la potencia del motor necesarios para el sistema de la figura. Tubería: Acero al carbono según norma UNE 9050 espesor normal Bomba centrífuga: según las curvas características adjuntas Fluido: Caudal = 30 m 3 /hora =,5 Densidad = 050 kg/m 3 bar Viscosidad =.7 mns/m Z 3 = 7 m resión de Vapor = 0,05 bar Aspiración: Longitud tubería = 8 m Accesorios: 3 codos largos de 90º válvula compuerta abierta filtro Z = 0 m = bar Descarga : Longitud tubería =60 m Z = -3 m Accesorios: 4 codos largos de 90º válvula de retención 3 válvulas de compuerta abiertas erdida de carga en el filtro en función del caudal: ( bar) = Q Qm ( / hr) Nota: Las transiciones de ampliación y reducción de las tuberías en las conexiones de la bomba tienen perdidas de carga despreciables. 3 Bombas y Compresores 5.30