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Práctica 2 de Máquinas Hidráulicas en Ingeniería Mecánico-Eléctrica (Universidad de Piura), Exámenes de Estructuras y Máquinas Hidráulicas

Documento que contiene la información necesaria para realizar una práctica sobre hidráulica en el curso de máquinas hidráulicas de la carrera de ingeniería mecánico-eléctrica de la universidad de piura. El documento incluye detalles sobre la práctica, como la duración, horario, nombre del estudiante y el ejercicio a realizar. Además, se proporcionan datos técnicos sobre una bomba hidráulica, como el diámetro, longitud, rendimiento y coeficientes de las tuberías y accesorios. Se piden calcular diversas magnitudes, como el caudal de pérdidas externas, las pérdidas en la aspiración y la impulsión, la altura efectiva, el número de revoluciones, la potencia interna, la potencia de accionamiento, el grado de reacción, la potencia de pérdidas hidráulicas y la potencia de pérdidas volumétricas.

Tipo: Exámenes

2021/2022

Subido el 04/10/2022

seba-19junio
seba-19junio 🇵🇪

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INGENIERÍA MECÁNICO-ELÉCTRICA
UNIVERSIDAD DE PIURA
FACULTAD DE INGENIERIA
CURSO: MÁQUINAS HIDRÁULICAS
PRÁCTICA 2
Jueves 16 de septiembre de 2021 Hora: 2:00 p.m.
Duración: 90 minutos Nombre: ___________________
INDICACIONES
Solo se aceptarían envíos a través de la plataforma Udep Virtual CANVAS.
No enviar por otras aplicaciones como mensaje de texto, whatsapp, messenger,
correo electrónico, etc.
Tener en cuenta que la práctica termina 3.30 p.m.
Adicionalmente se cuenta con 15 minutos para subir la solución a la plataforma,
hasta 3.45 p.m.
Sobre la solución - Parte TEORÍA:
x La parte de teoría es un formulario Microsoft Forms. Tiene una
duración de 30 minutos. No olvidar presionar el botón ENVIAR.
Sobre la solución - Parte EJERCICIOS:
x Debe ser enviada en un solo documento en formato PDF.
x En todas las páginas enviadas debe incluirse la imagen del DNI.
x Asegurarse que el documento tenga una adecuada resolución.
x Se sugiere usar color azul o negro, evitando colores
como rojo, verde, lápiz, resaltador o similar.
x El nombre del archivo será
APELLIDO1_APELLIDO2_NOMBRE1_NOMBRE2_P2_MH.pdf , ejemplo:
MARCELO_ALDANA_MARIO_DANIEL_P2_MH.pdf
x Si la solución es cargada en la plataforma hasta 3.30 p.m., se
considerará un puntaje adicional de 2 puntos sobre la nota obtenida.
x La solución se podrá enviar pasado el tiempo límite de 3.45 p.m. hasta
máximo las 4.00 p.m. En caso envíe su solución entre 3.46 p.m. y 4.00
p.m. se descontará 2 puntos por cada 5 minutos de retraso en el
envío.
g
ina 2 de 6
INGENIERÍA MECÁNICO-ELÉCTRICA
EJERCICIO
En este ejercicio se analiza el intercambio de energía en una bomba: entre el rodete y el fluido.
El fluido de trabajo es agua a 20°C.
La tubea de aspiracn de la bomba centrífuga tiene 12” de diámetro, 6 m de longitud y está
provista de válvula de pie con alcachofa, y de un codo de 90°.
La tubería de impulsión es de 10” de diámetro y de 120 m de longitud y tiene una válvula de
compuerta y dos codos de 90°.
Las tuberías de aspiración e impulsión son de fierro galvanizado.
El caudal bombeado en la impulsión es medido utilizando un caudalímetro y es de 2500 GPM
(US) y el caudal de pérdidas internas se estima en 10 litros por segundo.
El fabricante ha considerado: rendimiento hidráulico 80%, el volumétrico 85% y el mecánico
75%.
Todos los codos de las tuberías tienen una relación r/D=0.25.
Los coeficientes para los accesorios valen:
ȗVÁLVULA COMPUERTA = 0.25,
ȗCODOS = 0.4,
ȗVÁLVULA DE PIE CON ALCACHOFA = 3.9.
El factor de fricción en la aspiración se puede considerar igual a 0.018 y en la impulsión igual a
0.020.
La bomba está diseñada para condición de salto máximo.
De esta bomba se conocen las siguientes características geométricas: D2/D1=1.5; diámetro
H[WHULRUGHOURGHWHPPDQFKRDODVDOLGDGHOURGHWHPPȕ2=70°.
Considerar el coeficiente de reducción de área igual a 0.8 a la entrada del rodete y de 0.9 a la
salida de rodete.
Entre el depósito de aspiración y el depósito de impulsión hay un desnivel de 25 m.
La presión medida con un vacuómetro en el depósito de aspiración es igual a 0.2 atm y en el
depósito de impulsión es 1.8 atm.
El rodete de la bomba tiene un diseño para que la componente meridional de la velocidad absoluta
sea constante a la entrada y salida de la máquina.
Determinar:
a) Caudal de pérdidas externas en GPM
b) Pérdidas en la aspiración en metros
c) Pérdidas en la impulsión en metros
d) Altura efectiva en metros
e) Número de revoluciones en RPM
f) Potencia interna en kW
g) Potencia de accionamiento en kW
h) Grado de reacción en porcentaje
i) Potencia de pérdidas hidráulicas en kW
j) Potencia de pérdidas volumétricas en kW
Utilizar g = 9.81 m/s2
Densidad del agua 1000 kg/m3
Cada pregunta bien contestada tendrá un puntaje de 1punto
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INGENIERÍA MECÁNICO-ELÉCTRICAUNIVERSIDAD DE PIURA FACULTAD DE INGENIERIA CURSO: MÁQUINAS HIDRÁULICAS PRÁCTICA 2 Jueves 16 de septiembre de 2021 Página 1 de 6

Hora: 2:00 p.m.

Duración: 90 minutos

Nombre:

___________________

INDICACIONES Solo se aceptarían envíos a través de la plataforma Udep Virtual CANVAS. No enviar por otras aplicaciones como mensaje de texto, whatsapp, messenger,correo electrónico, etc.^ Tener en cuenta que la práctica termina 3.30 p.m.^ Adicionalmente se cuenta con 15 minutos para subir la solución a la plataforma,hasta 3.45 p.m.^ Sobre la solución - Parte TEORÍA:

x^

La parte de teoría es un formulario Microsoft Forms. Tiene unaduración de 30 minutos. No olvidar presionar el botón ENVIAR.

Sobre la solución - Parte EJERCICIOS:

x^

Debe ser enviada en un solo documento en formato PDF. x^

En todas las páginas enviadas debe incluirse la imagen del DNI. x^

Asegurarse que el documento tenga una adecuada resolución. x^

Se sugiere usar color azul o negro, evitando colorescomo rojo, verde, lápiz, resaltador o similar. x^

El nombre del archivo seráAPELLIDO1_APELLIDO2_NOMBRE1_NOMBRE2_P2_MH.pdf , ejemplo:MARCELO_ALDANA_MARIO_DANIEL_P2_MH.pdf x^

Si la solución es cargada en la plataforma hasta 3.30 p.m., seconsiderará un puntaje adicional de 2 puntos sobre la nota obtenida. x^

La solución se podrá enviar pasado el tiempo límite de 3.45 p.m. hastamáximo las 4.00 p.m. En caso envíe su solución entre 3.46 p.m. y 4.00p.m. se descontará 2 puntos por cada 5 minutos de retraso en elenvío.

INGENIERÍA MECÁNICO-ELÉCTRICA^ EJERCICIO^ En este ejercicio se analiza el intercambio de energía en una bomba: entre el rodete y el fluido.El fluido de trabajo es agua a 20°C.La tubería de aspiración de la bomba centrífuga tiene 12” de diámetro, 6 m de longitud y estáprovista de válvula de pie con alcachofa, y de un codo de 90°.La tubería de impulsión es de 10” de diámetro y de 120 m de longitud y tiene una válvula decompuerta y dos codos de 90°.Las tuberías de aspiración e impulsión son de fierro galvanizado.El caudal bombeado en la impulsión es medido utilizando un caudalímetro y es de 2500 GPM(US) y el caudal de pérdidas internas se estima en 10 litros por segundo.El fabricante ha considerado: rendimiento hidráulico 80%, el volumétrico 85% y el mecánico75%.Todos los codos de las tuberías tienen una relación r/D=0.25.Los coeficientes para los accesorios valen: Página 2 de 6

ȗVÁLVULA COMPUERTA

ȗCODOS

ȗVÁLVULA DE PIE CON ALCACHOFA

El factor de fricción en la aspiración se puede considerar igual a 0.018 y en la impulsión igual a0.020.La bomba está diseñada para condición de salto máximo.De esta bomba se conocen las siguientes características geométricas: D

/D 2

=1.5; diámetro 1

H[WHULRUGHOURGHWHPPDQFKRDODVDOLGDGHOURGHWHPPȕ

Considerar el coeficiente de reducción de área igual a 0.8 a la entrada del rodete y de 0.9 a lasalida de rodete.Entre el depósito de aspiración y el depósito de impulsión hay un desnivel de 25 m.La presión medida con un vacuómetro en el depósito de aspiración es igual a 0.2 atm y en eldepósito de impulsión es 1.8 atm.El rodete de la bomba tiene un diseño para que la componente meridional de la velocidad absolutasea constante a la entrada y salida de la máquina.Determinar:

a)

Caudal de pérdidas externas en GPM b)

Pérdidas en la aspiración en metros c)

Pérdidas en la impulsión en metros d)

Altura efectiva en metros e)

Número de revoluciones en RPM f)^

Potencia interna en kW g)

Potencia de accionamiento en kW h)

Grado de reacción en porcentaje i)^

Potencia de pérdidas hidráulicas en kW j)^

Potencia de pérdidas volumétricas en kW

Utilizar g = 9.81 m/s

2

Densidad del agua 1000 kg/m

3

Cada pregunta bien contestada tendrá un puntaje de 1punto

INGENIERÍA MECÁNICO-ELÉCTRICA SOLUCIÓN a) Teniendo el caudal de pérdidas internas y el rendimiento volumétrico. Página 3 de 6

Τ^

Se obtiene el caudal de pérdidas externas:

.^ ૟૟

b) Primero se calcula la velocidad a la entrada de la bomba,

[4 × (282.66 + 2500)

ଷ^

ݏΤ × 3.785]/(60 × 1000)

ߨ^

× (0.0254 × 12)

Entonces, las pérdidas en la aspiración serán:

ಲಶ

൬^

× 0.

×

2 × 9.

ಲಶ

.^ ૜ૠ૜

c) Se calcula la velocidad a la salida de la bomba,

(4 × 2500

ଷ^

ݏ^

× 3.785)/(60 × 1000)

ߨ^

× (0.0254 × 10)

Las pérdidas en la impulsión son:

ೄೋ

0.25 + 2 × 0.4 +

൬^

× 0.

൰^ + 1

൰^

×

2 × 9.

ೄೋ

.^ ૟ૠૠ

INGENIERÍA MECÁNICO-ELÉCTRICA^ d) A partir de la Ecuación de Bernoulli entre A y Z, la altura neta se expresa como: Página 4 de 6

ܪ^

஺ ݃ߩ^

+^

௥_௘௫௧

ܪ^

=^

൯^ × 10.33 + 25 + 1.373 + 5.677 ܪ^

=^

.^ ૠ૚

e) Con la siguiente expresión del caudal,

ܾଶ^

߬ଶ^

ଶ௠

×^

60 × 1000

=^

×

× 0.3 × 0.02 × 0.

.ૢ^ ࢙࢓ ૜ૠ

Se deduce a partir del triángulo de velocidades,

ଶ௠

cot 70 =

Entonces, se halla la velocidad tangencial a la salida con la ecuación de la altura útil,

=^

×

ݑ^ ଶ

ݑ^ ଶ

ଶ^ െ

Pasando el resultado a rad/s, se obtiene la velocidad en RPM.

߱ ݎ^

݀ܽݎ^

f) Para calcular la potencia interna se tiene,

×

×

×