Sistema de tanques de reserva
Enviado por Lucia Dietrich • 1 de Noviembre de 2023 • Trabajos • 7.808 Palabras (32 Páginas) • 25 Visitas
Universidad Nacional del Comahue – Facultad de Ingeniería [pic 1]
Departamento de Física – Física 2
Sistema de tanques de reservas
Dietrich, Lucia Bibiana Lujan
ING-8796 – Ingeniería Química – Año 2020
Departamento de Física – Facultad de Ingeniería – Universidad Nacional del Comahue
Presentación Problemática: Resumen
La problemática a desarrollar se basa en el estudio de un sistema de reserva compuesto por dos tanques y dos bombas, que llevan agua desde un lago hasta la cocina de una casa. Esto podría suponer el caso de abastecimiento de un pequeño pueblo, donde el primer tanque es el tanque del pueblo mientras que el segundo tanque es el de la casa particular, analizando principalmente una única casa de todo el mismo. Aunque es una situación idealizada debido a que los tanques propuestos en la problemática están abiertos, no haciendo posible dicha suposición, ya que no sería muy higiénico.
El análisis de la problemática se basa principalmente en la utilización de la ecuación de Bernoulli, el Número de Reynolds para poder diferenciar en qué tipo de régimen se está trabajando y por último, en un único caso se utiliza la expresión de Hagen-Poiseuille cuando se cumplen las condiciones de su campo de validez. Es indispensable que siempre la problemática se encuentre dentro del campo de validez de Bernoulli, debido a que todo es analizado a partir de ella, para eso se espera que el fluido sea no viscoso, régimen estacionario, incompresible y no rotacional.
Se busca encontrar la mínima potencia necesaria para cada bomba y la presión del agua en la salida de todo el proceso, es decir en la cocina de la casa, para un régimen laminar y un régimen turbulento. Para poder detallar esto se utilizara esquemas, diagramas y tablas que permitirán diferenciar ambas situaciones. Y al finalizar se realizara una pequeña observación sobre la zona de cavitación (zona donde se empieza a succionar el agua del lago) debido a que no se tuvo en cuenta para ningún calculo, ya que no cumple la condición de estar en un régimen estacionario. Pero es interesante de ver como analizándola se concluye que la primer bomba trabaja en un primer momento succionando el agua.
Se espera concluir que las diferencias entre ambo análisis por los distintos regímenes, tengan una diferencia principal en cómo se relacionan las pérdidas de cargas continuas y localizadas con el caudal y ver si dichas relaciones cambian la dependencia total de las potencias respecto al caudal o no. Además, se espera que para la presión en la casa, dicha dependencia total no varía aunque se cambie el régimen con el cual se está trabajando. Por otro lado, se espera ver si dichas conclusiones muestran alguna diferencia entre los diagramas expuestos o no.
Índice
1. Presentación de la Problemática 3
2. Descripción del Proceso en estudio 7
3. Modelización 12
4. Desarrollo 13
5. Conclusiones 26
6. Anexo 28
Uno 28
Dos 28
Tres 29
Cuatro 30
Cinco 31
Seis 31
7. Bibliografía 32
- Presentación de la Problemática
En el esquema 1, se puede apreciar tres regiones diferentes: llenado, reserva, abastecimiento. La primera región se caracteriza por el llenado del primer tanque, A, a partir de la bomba B1, la cual extrae agua de un lago para elevarla L1 y llenarlo (Altura máxima del fluido, H1), esto sucede de la parte superior del mismo. La región de reserva se determina por el llenado del tanque B (Altura máxima del fluido H2), a partir de una bomba hidráulica B2 que recibe el caudal que proviene del tanque A y lo eleva L2, hasta el tanque B; igual que en el tanque A, se llena de la parte superior del mismo. Para finalizar, la región de abastecimiento se identifica porque permite que se provea agua a la cocina de una casa que se encuentra a una altura L3 del suelo.
[pic 2]
A continuación, se ilustrara cada etapa por separado para poder observar bien las distintas alturas que se deben tener en cuenta cuando se realicen las observaciones de los distintos procesos.
Diagrama de la primera etapa, esquema (2), región de llenado, se observa que el punto O esta justo encima del lago y que el punto A se encuentro a la salida de la cañería 1.[pic 3]
Diagrama de la segunda etapa, esquema (3), región de reserva.[pic 4]
Se observa que el punto A’ se encuentra en el interior del tanque A sobre el fondo y que el punto B se encuentra justo a la salida del caño 2.
Diagrama de la tercera etapa, esquema (4), región de abastecimiento,[pic 5]
Se observa que el punto B’ se encuentra en el interior del tanque B sobre el fondo y que el punto C se encuentra justo a la salida del caño 3.
Diagrama de la zona de captación, esquema (5)[pic 6]
Se observa que el punto 1 y el punto 2 se encuentran a una misma altura .[pic 7]
- Descripción del Proceso en estudio
El sistema se caracteriza por tener un estado inicial, el cual se encuentra definido como el momento donde el fluido comienza a subir por el tramo de la cañería, el primer punto a analizar está situado sobre el fluido del lago. Y un estado final, siendo este cuando el agua llega a la cocina que se busca abastecer, siendo el punto final a analizar justo a la salida del caño 3.[pic 8]
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