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CENTRALES ELÉCTRICAS I E.U. INGENIERÍA TÉCNICA INDUSTRIAL
Área de Mecánica de Fluidos
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PROYECTO DE UN CIRCUITO DE BOMBEO
CENTRALES ELÉCTRICAS I E.U. INGENIERÍA TÉCNICA INDUSTRIAL
Área de Mecánica de Fluidos
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1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
La instalación de la figura 1 se quiere utilizar para bombear agua a 15º C desde un
depósito abierto a otro cerrado, en el que se mantiene una presión manométrica PD. El caudal
que debe llegar al depósito presurizado es QD. Se debe realizar un diseño de la instalación que
incluya los siguientes aspectos:
1. Elección de las válvulas necesarias y de su posición en el circuito.
2. Selección del diámetro de cada tramo de tubería.
3. Selección de la bomba a utilizar y caracterización del sistema de regulación, utilizando
para ello válvulas de globo.
4. Obtención de la potencia y el rendimiento de la bomba en el punto de funcionamiento
habitual.
Los datos PD, QD, LA y LI se comunicarán a los alumnos durante el transcurso de la clase
práctica.
Datos adicionales
Densidad del agua a 15º C: ρ = 999 kg/m3
Viscosidad cinemática del agua a 15º C: ν= 1.14 · 10-6 m2/s
Presión de vapor del agua a 15º C: 1.7 kPa
Presión atmosférica: 1020 mbar
Las tuberías se seleccionarán entre las disponibles en la Tabla I contenida en los Anexos.
Rugosidad estimada de las tuberías: ε= 0.2 mm
La bomba a instalar se elegirá en el catálogo de bombas que se adjunta.
Se podrán seleccionar accesorios entre los contenidos en la tabla III de los Anexos, donde
aparecen los correspondientes coeficientes de pérdidas singulares.
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Figura 1. Esquema de la instalación
2. METODOLOGÍA DE RESOLUCIÓN
Introducción
Descripción del circuito, identificando cada elemento y explicando su función. −
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Establecimiento de los criterios de diseño que se utilizarán en el proyecto de esta
instalación.
Apartado 1
Descripción de la función de cada tipo de válvulas. Selección y colocación de las válvulas
necesarias en este circuito.
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Apartado 2
Descripción de los diferentes métodos existentes para la determinación del diámetro de
una tubería: selección por la velocidad, selección por la pérdida de carga y aplicación de
criterios económicos.
En este caso se propone aplicar el método de selección por la velocidad, incluyéndose en
la Tabla II de los Anexos las velocidades utilizadas habitualmente para las diversas
instalaciones.
Una vez calculado el diámetro mínimo necesario, el diámetro definitivo elegido se debe
ajustar a los valores normalizados recogidos en la Tabla I de los Anexos.
Apartado 3
Exposición de los diferentes métodos existentes para el cálculo de las pérdidas de carga
lineales y singulares. Selección de uno de ellos para calcular las pérdidas de carga en la
aspiración y en la impulsión de este circuito.
Cálculo de la altura total que debe suministrar la bomba, a partir de las pérdidas de carga,
la disposición geométrica del circuito y la presión en el depósito de impulsión.
Cálculo del NPSH disponible en el circuito, a partir de las condiciones atmosféricas, las
pérdidas de carga en la aspiración, la disposición geométrica del circuito y la presión de
vapor del agua.
Selección de la bomba más adecuada en el catálogo que se adjunta. Los criterios que
deben seguirse para la selección de la bomba son los siguientes: capacidad de suministro
del caudal y altura necesarios, evitar el riesgo de cavitación (NPSHd>NPSHr) y
maximizar el rendimiento de la bomba en las condiciones de funcionamiento más
habituales.
Exposición de las posibilidades existentes de regulación con válvulas (en serie y en
paralelo). Elección de la posibilidad más adecuada en este caso en función de la geometría
de la bomba y caracterización de su funcionamiento: caudal circulante, altura disipada y
coeficiente de pérdidas de la válvula utilizada.
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− En este proyecto se ha utilizado el recorte de rodetes como método de obtener
prestaciones variables a partir de una misma geometría, pero existen otros métodos de
regulación.
Apartado 4
− Determinación de la potencia consumida y el rendimiento sobre los diagramas de la
bomba seleccionada.
3. EXPOSICIÓN DE RESULTADOS
Una vez finalizadas las clases prácticas correspondientes a este Proyecto cada alumno
elaborará un informe, que debe contener obligatoriamente la siguiente información:
− Respuesta breve y concisa a todas las preguntas planteadas en el Capítulo 2 de este
documento.
− Cálculos justificativos necesarios para la resolución de cada apartado.
− Hoja del catálogo correspondiente a la bomba seleccionada, señalando el punto de
funcionamiento sobre el diagrama.
− Tabla de datos de partida y resultados finales debidamente cumplimentada, según el
modelo que se adjunta en los anexos de este documento (Tabla IV).
Instrucciones finales de obligado cumplimiento
− Los informes deben presentarse escritos a mano con tinta de cualquier color excepto rojo.
− La tabla de datos de partida y resultados finales (Tabla IV) se colocará al principio del
informe y hará la función de portada. No debe incluirse ninguna otra hoja delante de esta
tabla.
− Los informes se presentarán grapados. No se recogerán hojas sueltas o solamente sujetas
con un clip. No es necesario introducir los informes en carpetas o sobres.
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4. ANEXOS
TABLA I. NORMATIVA SOBRE TUBERÍAS
TUBERÍA DE ACERO, sin soldadura.
Normas: DIN 2440/61, AFNOR 29025/59, B.S. 1387/57- Medium, ISO / R-65- Medium
Paso nominal
[Pulgadas] [mm]
Diámetro
exterior [mm]
Espesor [mm]
Peso
[kg/m]
1/8
6
10.2
2
0.407
1/4
8
13.5
2.35
0.650
3/8
10
17.2
2.35
0.852
1/2
15
21.3
2.65
1.22
3/4
20
26.9
2.65
1.58
1
25
33.7
3.25
2.44
1-1/4
32
42.4
3.25
3.14
1-1/2
40
48.3
3.25
3.61
2
50
60.3
3.65
5.10
2-1/2
65
76.1
3.65
6.51
3
80
88.9
4.05
8.47
3-1/2
90
101.6
4.05
9.72
4
100
114.3
4.50
12.1
5
125
139.7
4.85
16.2
6
150
165.1
4.85
19.2
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TABLA II. VELOCIDADES UTILIZADAS HABITUALMENTE EN CONDUCTOS
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TABLA III. COEFICIENTES DE PÉRDIDAS SINGULARES DE ACCESORIOS
Accesorio Coeficiente de pérdidas ξ
Codo 0.4
Válvula de pie 0.8
Válvula antirretorno 1.2
Entrada a depósito 1.0
T atravesada recta 0.4
T atravesada en ángulo 0.6
Válvula esfera (abierta) 0.3
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TABLA IV. DATOS DE PARTIDA Y RESULTADOS FINALES APELLIDOS, NOMBRE FIRMA
DATOS DE PARTIDA Nº: VALOR UNIDAD
Caudal necesario, QD
Presión en el depósito, PD
Longitud de aspiración, LA
Longitud de impulsión, LI
Velocidad de partida en aspiración, vA
Velocidad de partida en impulsión, vI
RESULTADOS FINALES VALOR UNIDAD
Diámetro real de aspiración, DA
Diámetro real de impulsión, DI
Pérdida de carga en la aspiración, hpA
Pérdida de carga en la impulsión, hpI
Altura total necesaria, HBN
NPSH disponible en el circuito, NPSHd
Bomba seleccionada
Altura real de la bomba seleccionada, HBR
NPSH requerido por la bomba, NPSHr
Caudal circulante por la válvula de regulación
Altura disipada en la válvula de regulación
Coeficiente de pérdida en la válvula de regulación
Rendimiento de la bomba, η
Potencia consumida por la bomba