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• Camila Escobar

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Serie de Problemas Nº 2: Transporte de fluidos 1) En una planta embotelladora de amoníaco, se tiene una instalación en la que a través de una tubería horizontal de hierro cuya longitud es de 350 m se ha de llevar amoníaco del 26% a 20°C con un caudal de 100 m3/h, disponiendo de una carga de 20 m. Determine el diámetro mínimo de la tubería que habrá de emplearse. 2) Determinar el menor diámetro de tubería de hierro que se debe empleara para trasladar agua con un caudal de 5 m3/h a lo largo de una conducción cuya longitud total es de 1500 m, si se dispone de una carga de 6,5 m y la temperatura es de 20°C. 3) Tiempo de descarga. Un depósito de cilindro de 1 m de diámetro y 4 m de altura está lleno de agua a 20°C. Perpendicularmente al fondo del depósito está conectado un tubo de 1,5” y 5 m de longitud a través del cual se vacía. Calcúlese el tiempo que tarda en descender 1 m el nivel de agua en el depósito. 4) En una industria se utiliza un tanque al que se aplica una presión absoluta y constante de 3,45 atmósferas para alimentar a otro que se encuentra a 30 m, calcular el caudal que podrá ser elevado. Datos: cañería de HºGº de 2” lista 40.

2 1

5m

30 m 10 m

5) Una batería de 5 hidrociclones es alimentada desde un tanque elevado. Para trabajar correctamente los hidrociclones deben alimentarse con un caudal tal que a la entrada de cada uno de ellos el fluido tenga una velocidad de 3 m/s, siendo dicha área de entrada de sección cuadrada de 2” de lado. Calcular a que altura debe elevarse el tanque si la presión requerida a la entrada de los hidrociclones debe ser de 1,50 kg/cm 2 abs. La longitud de tramo recto horizontal es de 10 m.

1m

1

Z= ? =6"

ro c

iclo

ne

s

1,5 kg/cm 2 abs

Hid

2 P-1

6) Una bomba trasvasa desde un tanque A un líquido aceitoso a través del sistema representado en la figura. La cañería que une el tanque A con la bomba es de 3”, lista 40 y la que une la bomba con el tanque es de 2”, lista 40. Ambas de HºGº. Calcular: La potencia requerida por la bomba si su rendimiento es del 60%. El costo operativo diario, si se trabaja las 24 h del día y el kWh vale $ 0,15. Datos: Caudal másico: 2,64 kg/s Densidad del aceite: 765 kg/m3 Viscosidad: 1,7 10-3 Ns/m2 2 1m

15 m

42 m =2"

VG

VE 100 % ab.

V-2

A

1,50 m

2m

1

V-3

=3"

E-1

10 m

E-3

7) Con el propósito de conocer el caudal de crudo de petróleo que circula por una conducción de 12” de diámetro interior se instalan 2 manómetros para

P-1

medir la caída de presión entre dos puntos distantes 1000 m entre si (ver figura), entre ambos puntos hay una diferencia de cota de 5 m. Datos: Densidad del crudo: 800 kg/m3 Viscosidad: 4 x10-3 N s/m2 Rugosidad relativa de la conducción: 0,00014 P1: 491.500 Pa, P2: 196.600 Pa P2

5m

10

00

m

P1

Figura 4

8) En una planta industrial donde se ha adquirido recientemente un motor diesel que trabaja con refrigeración por agua, se deberá instalar un sistema de provisión de la misma. Los fabricantes aconsejan usar para este fin un tanque de alimentación con una altura relativa de 7 m entre el nivel del agua y la descarga de la cañería de HºGº, lista 40, de 1” de diámetro. Indican además que el flujo de agua debe ser continuo y que la perdida de carga que se produce en el sistema de refrigeración del motor es asimilable a 30 m de cañería del mismo tipo y sección. En el esquema que adjuntan se incluye un codo de 90 º y una válvula esclusa de 50 % abierta, por razones de urgencia en la puesta en marcha del motor y hasta tanto se construya dicho tanque, se ha dispuesto la utilización de un grupo motobomba que sustituya al sistema de refrigeración del motor en la forma adecuada. ¿Cuál será la potencia del motor que deberá adoptarse, considerando que la eficiencia de los grupos motobomba es del 70 % y que la misma tomará de un pozo ubicado a 25 m debajo de la descarga del motor, siendo la longitud total de la cañería de 40 m?. Ver figura b. Datos: La longitud de tramos rectos en a es de 9 m. En ambas instalaciones las cañerías son de 1”, lista 40 y en ambas situaciones previas al motor hay una válvula esclusa 50 % abierta.

1m

1 2m

VE 50 % ab.

=1"

2

V-1

VE 50 % ab.

Figura 5

2 V-1

=1"

1

25 m

Rendimiento= 70 %

9) Se necesita transportar agua a 20ºC desde un depósito subterráneo hasta un tanque elevado a 10 m. El caudal es de 10 m 3/h. Para tal fin se debe: -

Adoptar el diámetro económico de la conducción.

-

Adoptar los accesorios mínimos para el correcto funcionamiento.

-

Calcular la potencia necesaria de bombeo.

Datos: Cañería de HºGº, lista 40. Rendimiento de la motobomba: 100% considerando constante el nivel en el tanque elevado. Longitud de nivel de agua a motobomba 1 m. Distancia caño vertical a descarga tanque 4 m.

Nivel constante

2 1m

=1"

10 m

5m

2

VE 100 % ab. V-2 V-1

E-1

1 Figura 6

10) En una planta de industrialización de huesos se necesita alimentar un autoclave de cocción con 7000 l de agua. El proceso discontinuo obliga que la descarga se realice en 30 min o menos. Para ello la planta dispone de un tanque general de agua cuya base se encuentra ubicada a 12 m del suelo. Este tanque está a 5 m de distancia del autoclave. En la sección mantenimiento se dispone de caños de HºGº de 2” de diámetro. Calcular las velocidades de descarga al autoclave en los instantes iniciales y final y decir si será posible cumplir con los requisitos exigidos y en qué tiempo se realizará el mismo. E-1

4m 2m 1

5m

VE 100 % ab. V-1

12 m

2

4m

Figura 7

=2m