A continuación utilizarás la ecuación de Bernoulli generalizada para considerar bombas y turbinas. Deberás relacionar las alturas, rapideces, presiones de un fluido (líquido) en movimiento con las potencias suministradas y retiradas por las bombas y turbinas.

Creditos: Voith Siemens Hydro Power bajo licencia CC BY-SA 3.0.
Bombas y turbinas
- La figura muestra una bomba horizontal que descarga agua a 20∘C con 57m3/h.
- El aumento de presión que introduce la bomba al agua.
- La potencia que proporciona la bomba al agua en kW.
- En la figura se muestra una central hidroeléctrica con una turbina. El agua que pasa por la turbina a cierta altura sobre el lecho del río a 20,0ft/s mediante una tubería de 3,00ft de diámetro.
- El caudal de agua que pasa por la turbina.
- La pérdida de presión que genera la turbina.
- La pérdida de altura de agua que genera la turbina.
- La máxima potencia que podría generar la turbina.
- Dentro de un tanque grande se encuentra agua con una presión manométrica de 35kPa en su superficie libre. Ésta se bombea a través de una tubería, como se muestra, y sale a través de una boquilla para formar un chorro libre.
- La velocidad con que sale el agua de la boquilla. Utilice considereciones cinemáticas sobre el chorro libre.
- La potencia que debe introducir la bomba al agua.
- En la figura, se bombea agua desde el depósito inferior al superior, con un caudal de 1500galmin.
- La ganancia de altura del agua debida a la bomba.
- La potencia que debe introducir la bomba al agua.
- La potencia que consume la bomba si su eficiencia es de un 75%.
Indicación: El galón (US. gallon) es una unidad de capacidad del sistema USCS. 1gal≡231in3≈3,785l.
- El sistema bomba-turbina de la figura recibe agua del depósito superior en el día para generar electricidad para una ciudad. Por la noche, bombea agua desde el depósito inferior al superior para restablecer la situación.
- La potencia que se extrae del agua cuando funciona como turbina.
- La potencia que genera la turbina.
- La potencia que entrega la bomba al agua durante la noche.
- La potencia consumida por la bomba.
- La figura muestra una bomba.
- La potencia que debe entregar la bomba para que el caudal sea de 480l/s.
- El caudal si la potencia que entrega la bomba es 3,75kW.
Constantes, datos y factores de conversión
- Aceleración de gravedad estándar
g=9,81m/s2=32,2ft/s2. - Densidad del agua
ρ4,0∘CH2O=1,00×103kg/m3=62,4lbm/ft3. - Densidad del mercurio Hg
ρHg=13,6×103kg/m3=848lbm/ft3. - 1ft≡30,48cm≡12in.
- 1lbm=453,6g.
- 1lbf≡1lbm×g=4,448N.
- 1slug≡1lbfft/s2=32,2lbm.
- 1bar≡105Pa=2088,5lb/ft2=14,504psi.
- 1psi≡144lb/ft2.
- 1m3≡1000l≡1,0×106cm3.
- 1gal(US)≡231in3=3,785l.
- 1ft⋅lbs=1,356W.
- 1hp(mecánico)≡550ft⋅lbs=745,7W
Respuestas
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- pbomba=527,7kPa=0,53MPa.
- ˙Wbomba=8,4kW.
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- ˙V=141ft3s=63,5×103galmin.
- pturb=37,1×103lbft2=257psi.
- hturb=594ft.
- ˙Wturb=5,24×106ft⋅lbs=9,52×103hp.
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- v=15,344m/s=15m/s.
- ˙Wbomba=5,6kW.
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- hbomba=100ft.
- ˙Wbomba=20,9×103ft⋅lbs=37,9hp.
- ˙Wconsumida=27,8×103ft⋅lbs=50,6hp.
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- ˙Wturb=2,6×105ft⋅lbs=4,7×102hp.
- ˙Wgen=2,1×105ft⋅lbs=3,8×102hp.
- ˙Wbomba=2,6×105ft⋅lbs=4,7×102hp.
- ˙Wcons=3,3×105ft⋅lbs=5,9×102hp.
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- ˙Wbomba=3,2kW.
- ˙V1=30l/s o ˙V2=0,48m3/s, como hemos despreciado las pérdidas, debemos considerar la solución de menor caudal ˙V=30l/s.
faltan las soluciones, asi que chiste
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