Ejercicio aplicado mecánica de fluidos

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EJERCICIO APLICADO

Mecánica de Fluidos

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Nosotros como ingenieros apreciamos el elegirnos para poder satisfacer su petición sobre la tubería t la bomba que va a instalar en su propiedad, por esos a continuación les adjuntamos el informe general.

Solución Ejercicio aplicado

1. Los caudales requeridos para cada una de las zonas de requerimiento de la casa.

La norma NTC nos proporciona un rango comprendido entre 1.5 m/s a 5m/s, escogeremos un rango intermedio.

V=2.0 m/s

Qtan= V * A

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Cumple con los límites de la bomba.

Caudal interno:

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Tenemos un consumo mensual de 517.3 Litros.

1. Los diámetros de las tuberías para cada tramo teniendo como valor de referencia que las velocidades de trasporte del fluido oscilen entre los 1,5 m/s a 5 m/s.  

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Sin embargo, los fabricantes nos dan un valor de 26.26 mm para el diámetro interno de la tubería.

1. Basados y apoyados en las recomendaciones de la norma, seleccione los materiales y espesores adecuados para las tuberías del sistema.

El material óptimo para las necesidades de la tubería es el cloruro de polivinilo (PVC) debido a que este material es resistente a la corrosión y demás agentes externos que la tubería está expuesta, además de evitar la oxidación y no genera pérdida de protección contra golpes. Teniendo igualmente un costo muy accesible.

1. El volumen mínimo del tanque elevado para abastecer la casa por un día.

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De acuerdo con la tabla 6, Podemos concluir que el volumen mínimo del tanque debe ser de 200 litros/habitante/día. (Suponemos que la vivienda a trabajar tiene 3 habitantes) entonces: V = 600 litros.

1.    Con los datos desarrollados y resultados obtenidos de los anteriores incisos establezca entonces las pedidas por fricción por tramo y globales del sistema.

hb = Z2 + hl

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Entonces:

L = 10.5 + 2 = 12.5 m

D = 26.26 mmKg

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V = 2 m/s

Rugosidad del acero (E) = 0.002 mm

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Suponemos que la temperatura en grados centígrados del agua es de 20.

Densidad = 998 [pic 15]

Viscosidad dinámica ([pic 16]

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Re =  = 52310 (Flujo turbulento)[pic 18]

Aplicamos la ecuación de Haaland

1/f = -1.8log ([pic 19]

1/f = 5.1914

1/f = 0.03710

Por lo tanto, hl resulta:

hl = (0.03710[pic 20]

hl = 2 m

Ahora,

hb = 10.5 + 2 = 12.5 m

Hallamos la potencia:

WB = (998) (0.00111) (9.81) (12.5)

WB = 135.84

Pérdidas en la red interna de la casa

L = 5 + 3 + 5.5 + 2 + 2 + 1 + 4 + 1

L = 23.5 m

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El diámetro es de ½ pulgadas(16mm).

Suponemos que la rugosidad del PVC es de 0.

Reynolds:  = 39840 (Flujo turbulento)[pic 22]

E=0

Prandtl:

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Pérdidas

hl = (0.022[pic 25]

hl = 7.36 m

Pérdidas globales = 12.5 + 7.36 = 19.86 m

1. Si el tanque elevado debe ser llenado máximo en un tiempo de 30 minutos, establezca entonces el caudal mínimo y potencia de selección de la bomba.  

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Q es el caudal mínimo y para este caudal se requiere una potencia de 2.4 KW/h.

1. Determine el volumen de la alberca subterránea para que el camión cisterna solo tenga que venir una (1) vez por semana a abastecer la casa.

Tenemos un consumo semanal de:

15.6[pic 31]

3.9[pic 32]

Volumen de la alberca = 3900 Litros

Se recomienda usar la alberca comercial de 4000 Litros.

1. Proponga acorde a lo establecido por la norma y a las mejores prácticas de ingeniería existentes en el medio los materiales para el tanque elevado y la alberca. 

Leyendo la norma y los requisitos necesarios para fabricar un tanque elevado y una alberca para almacenamiento de líquidos llegamos a la conclusión que el material adecuado es el polietileno de alta densidad HDPE. Este polímero cumple con unas propiedades que lo hacen apto para la fabricación de tanques elevados con suministros de líquidos, albercas y todas aquellas instalaciones que alberguen liquido o el paso de líquidos.  

Sus propiedades son; 

-Alta resistencia a la corrosión. 

-Alta resistencia a las sustancias químicas. 

-Propiedades térmicas favorables y propiedades de aislante. 

-Alta resistencia a las condiciones climatológicas. 

-Alta resistencia a volúmenes altos y cargas pesadas. 

-Es un material muy versátil que se presta para diferentes fabricaciones según las necesidades específicas del cliente. 

-Además, es un material altamente testeado en la industria y recomendado en el libro de las normas técnicas colombianas en las normas de referencia NTC 340, NTC 3664 Y NTC 3722-3 que nos indican los materiales recomendados para tubos con paso de agua y exigencias de propiedades como las mencionadas anteriormente y también cumple con los estándares de la norma NFPA 22(Norma de sistema de protección contra incendios -México) que se usó como referencia junto con las normas técnicas colombianas para garantizar la calidad y durabilidad del tanque elevado y la alberca. 

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