calculo bomba agente

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1 CALCULO BOMBA AGENTE DE RETENCION Director del Proyecto ALVARO PAEZ LASSO Ingeniero Qumico Calcul: LUIS ANSELMO CASTILLO SERNA Ingeniero Mecnico SANTIAGO DE CALI Octubre de 2010 2 TABLA DE CONTENIDO Pag. 1. TABLA CUADRO RESUMEN CALCULO BOMBA AGENTE DE RETENCION 3 2.CLCULOS DE LA CARGA TERICA QUE LAS BOMBAS DEBEN SUMINISTRAR ....................................................................................................... 4 2.1. CALCULO CARGA TERICA (HB) BOMBA (4404HJ1A Y 1B) DESDE TANQUE AGENTE DE RETENCIN DILUIDO HASTA SISTEMA DE INYECCIN. ................................. 7 3 1. TABLA CUADRO RESUMEN CALCULO BOMBA AGENTE DE RETENCION Flujo = 35 gpm Viscosidad = 400-600 cP Densidad = 1.0 Presin en la entrada sistema dosificador = 6 bar Dimetro Tubera en la descarga CABEZA Potencia motor (hp) Costo anual consumo de energa (PCO) ft psi 2 636 275 10 12312.000 2-1/2 446 193 6 7347.801 3 325 140 5 6123.168 4 2. CLCULOS DE LA CARGA TERICA QUE LAS BOMBAS DEBEN SUMINISTRAR El proceso siguiente consiste en seleccionar adecuadamente las bombas para el sistema a analizar. Para lo anterior se involucra la ecuacin generalizada de Bernoulli para fluidos reales como herramienta con el fin de obtener los requerimientos del flujo terico a manejar. Si cualquier fluido al atravesar una maquina que le suministra energa (con una bomba), experimenta un incremento de energa que, expresada en forma de altura, la llamaremos Hb ,la cual ir disminuyendo conforme este recorre la tubera de descarga; por tanto la ecuacin generalizada de Bernoulli permite estimar el incremento de energa proporcionado por la bomba entre el punto de succin y el punto final de descarga del fluido, de acuerdo a los requerimientos del flujo volumtrico bombeado, esto es: ( ) ( ) +||.|

\|+ +|||.|

\|= +||.|

\|+ +|||.|

\|I2 12 22222112 1Hg gpHbg gp vzvz Donde g pp p-2 , 1 : Alturas de presin z z 2 , 1 : Alturas geodsicas de acuerdo al plano de referencia. gv v2222, 1: Alturas de velocidad I2 1 H : Suma de todas las prdidas hidrulicas externas a la bomba (friccin y accesorios) entre 1 y 2 Hb : Energa suministrada al fluido en trminos de altura equivalente, de acuerdo al caudal bombeado 5 Al despejar Hb desde la ecuacin, se obtiene la cabeza hidrulica que en realidad requiere el sistema en funcin del flujo bombeado, tenemos: ( ) + +|||.|

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\|= I2 1222211 22 1Hg gHbz zv v p p Las prdidas hidrulicas totales, se componen de prdidas de carga por ficcin ( IH ) y prdidas de carga por accesorios en tubera ( KH ), las primeras pueden ser estimadas mediante diversos mtodos matemticos, nomogramas, bacos, tablas, curvas, entre otros. Para este proyecto, se utiliza las tablas de prdidas de friccin en tuberas (ver Anexos H) del libro Cameron Hydraulic Data1 que basa sus datos en la ecuacin de Darcy-Weisbach, esto es: 2gV DLf h2f = Donde fh = perdidas de friccin (carga primaria) en ft de liquido L = longitud de la tubera en feet (ft) D= dimetro interior de tubera en feet (ft) V= velocidad media del fluido en ft/s g = constante gravitacional (32.174 ft/s) f = coeficiente a dimensional de friccin 1 Friction of Water Pg. 3-12 libro Cameron Hydraulic Data Publicacion de Flowserve Corporation 6 Para las prdidas hidrulicas debidas a los accesorios instalados en la tubera, se calculan usando las tablas (ver Anexo I) del libro Cameron Hydraulic Data2 que basa sus datos en la ecuacin de Darcy-Weisbach, esto es: 2gVK h2f = Donde fh = perdidas de friccin (carga primaria) en ft de liquido K = coeficiente adimensional de friccin de c/u de los accesorios V= velocidad media del fluido en ft/s g = constante gravitacional (32.174 ft/s) 2 Friction of Water Pg. 3-110 libro Cameron Hydraulic Data Publicacion de Flowserve Corporation 7 2.1. Calculo carga terica (Hb) bomba (4404HJ1A y 1B) desde tanque agente de retencin diluido hasta sistema de inyeccin. Esta bomba es de succin positiva con un Q = 35 gpm, es un sistema con depsito abierto. El isomtrico de tubera se puede ver en el planos 43-37-314 Para el clculo de esta bomba se requiere: a. 87 psig a la entrada del sistema de mezclado Figura 1. Requerimientos para clculo de la bomba 2. P2=87 psig 1. P0=0 psig 8 Los datos de la Figura 1 son: En 1 = P1 atmosfrica En 2 = P2 = 87 psi Viscosidad = 600 cP El procedimiento que se va a seguir es: b. Calculo de Hb desde (1) hasta (2) garantizando as, el requerimiento del punto(a) La frmula para el clculo del punto (a) es: ( ) + +||||.|

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\|= I2 12222211 21 2Hg gHbz zv v p p Donde: 01=|||.|

\|p 0221=||||.|

\|gv 9 Clculo de prdidas en la succin son: - Tubera 4 Long. de tubera = 20 ft - Accesorios - Prdidas por cada 1000 ft de long. tubera o 54.65 ft / 1000ft - Prdidas totales en la succin 92.4 ft x (54.65 ft / 1000 ft) = 5.05 ft ACCESORIOS CANT. DIAMETRO(in) LONG. EQUIV.(ft) Vlvula de bola 2 4 5.28 Vlvula on-off 1 4 2.68 Valvula Cheque 1 4 33.6 Codo 90RL 5 4 10.74 Tee 1 4 20.1 Total 72.4 10 - Clculo de prdidas en la descarga Tubera 2 son: - Tubera 2 Long. de tubera = 350 ft - Accesorios - Prdidas por cada 1000 ft de long. tubera o 768 / 1000ft - Prdidas totales en la descarga 532 ft x (768 ft / 1000 ft) = 408 ft ACCESORIOS CANT. DIAMETRO(in) LONG. EQUIV.(ft) LONG. TOTAL EQUIV.(ft) Reduccin copa 1 4x2 4.1 4.10 Vlvula bola 6 2 1.15 6.90 Vlvula cheque 2 2 13.5 27.0 Vlvula on-off 1 2 1.15 1.15 Valvula bola 2 1-1/2 3.11 6.22 Medidor de flujo 1 1-1/2 35 35 Filtro 2 1 35 35 Reduccin copa 1 2x1 1.64 1.64 Ampliacin copa 1 1x2 1.64 1.64 Reduccin copa 1 2x1-1/2 1.0 1.0 Ampliacin copa 1 1-1/2x2 1.0 1.0 Codo 90RL 22 2 2.76 60.72 TOTAL 181.37 11 Despejando obtenemos: ( ) + +||||.|

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\|= I2 12221 22HgHbz zv p ft ft 5 ft 2 ftftlib 62ftlb1Hb32408 05 . 5 . 0 174 . 02528+ + + + = ft ft ft 5 ft 2 ft ft Hb 73 . 635 408 05 . 5 . 0 174 . 0 202 = + + + + = Determinar el valor de la potencia del motor. En el chequeo de la potencia se debe cumplir que: BHP HPmotor > HPft gpmBHP 02 . 870 . 0 * 39601 * 73 . 635 * 35= = La potencia suministrada al motor es: HPHP BHPmotor al sum Pot 5 . 895 . 002 . 8. . = = = El motor se aprox. a 10 hp Datos para seleccin de la bomba Q= 35 gpm H= 635.73 ft Presin descarga= 275 psi Motor: 10 Hp Costo de consumo de energa en el ao: 12312.000.oo 2 2222ftlb1ftinx144inlb8 P 2528 7 = = 12 - Clculo de prdidas en la descarga Tubera 2-1/2 son: - Tubera 2-1/2 Long. de tubera = 350 ft - Accesorios - Prdidas por cada 1000 ft de long. tubera o 386 / 1000ft - Prdidas totales en la descarga 565.7 ft x (386 ft / 1000 ft) = 218.4 ft ACCESORIOS CANT. DIAMETRO(in) LONG. EQUIV.(ft) LONG. TOTAL EQUIV.(ft) Reduccin copa 1 4x2-1/2 3.5 3.50 Vlvula bola 6 2-1/2 1.65 9.90 Vlvula cheque 2 2-1/2 20.6 41.2 Vlvula on-off 1 2-1/2 1.65 1.65 Valvula bola 2 1-1/2 3.11 6.22 Medidor de flujo 1 1-1/2 35 35.0 Filtro 2 1 35 35.0 Reduccin copa 1 2-1/2x1 1.64 1.64 Ampliacin copa 1 1x2-1/2 2.7 2.70 Reduccin copa 1 2-1/2x1-1/2 2.5 2.50 Ampliacin copa 1 1-1/2x2-1/2 4.0 4.0 Codo 90RL 22 2-1/2 3.29 72.38 TOTAL 215.7 13 Despejando obtenemos: ( ) + +||||.|

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\|= I2 12221 22HgHbz zv p ft ft ft 5 ft 2 ft ft Hb 446 4 . 218 05 . 5 . 0 085 . 0 202 = + + + + = Determinar el valor de la potencia del motor. En el chequeo de la potencia se debe cumplir que: BHP HPmotor > HPft gpmBHP 6 . 570 . 0 * 39601 * 446 * 35= = La potencia suministrada al motor es: HPHP BHPmotor al sum Pot 0 . 695 . 06 . 5. . = = = Datos para seleccin de la bomba Q= 35 gpm H= 446 ft Presin descarga= 193 psi Motor: 6 Hp Costo de consumo de energa en el ao: 7347.801.oo 2 2222ftlb1ftinx144inlb8 P 2528 7 = = 14 - Clculo de prdidas en la descarga Tubera 3 son: - Tubera 3 Long. de tubera = 350 ft - Accesorios - Prdidas por cada 1000 ft de long. tubera o 162 / 1000ft - Prdidas totales en la descarga 597 ft x (162 ft / 1000 ft) = 97 ft ACCESORIOS CANT. DIAMETRO(in) LONG. EQUIV.(ft) LONG. TOTAL EQUIV.(ft) Reduccin copa 1 4x3 4.5 4.50 Vlvula bola 6 3 2.04 12.24 Vlvula cheque 2 3 25.5 51.0 Vlvula on-off 1 3 2.04 2.04 Valvula bola 2 1-1/2 3.11 6.22 Medidor de flujo 1 1-1/2 35 35.0 Filtro 2 1 35 35.0 Reduccin copa 1 3x1 1.64 1.64 Ampliacin copa 1 1x3 2.7 2.70 Reduccin copa 1 3x1-1/2 2.5 2.50 Ampliacin copa 1 1-1/2x3 4.0 4.0 Codo 90RL 22 3 4.09 90.0 TOTAL 247 15 Despejando obtenemos: ( ) + +||||.|

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\|= I2 12221 22HgHbz zv p ft ft ft 5 ft 2 ft ft Hb 325 97 05 . 5 . 0 036 . 0 202 = + + + + = Determinar el valor de la potencia del motor. En el chequeo de la potencia se debe cumplir que: BHP HPmotor > HPft gpmBHP 1 . 470 . 0 * 39601 * 325 * 35= = La potencia suministrada al motor es: HPHP BHPmotor al sum Pot 5 . 495 . 01 . 4. . = = = Datos para seleccin de la bomba Q= 35 gpm H= 325 ft Presin descarga= 140 psi Motor: 5 Hp Costo de consumo de energa en el ao: 6123.168.oo 2 2222ftlb1ftinx144inlb8 P 2528 7 = =