ANEXO N 8 CLCULO DE LA POTENCIA DE LA BOMBA DELSISTEMA DE ROCIADORES PARA ENFRIAMIENTO DEL TANQUE YDEL SISTEMA CONTRA INCENDIOSI. POTENCIA DE LA BOMBA PARA ROCIADORES DE ENFRIAMIENTO (P)Para la determinacin de la potencia del motor de la bomba que ser empleado en elsuministro de agua para los rociadores de enfriamiento del tanque de almacenamientoestacionario, se aplicar la siguiente frmula:T B teoricaQ gx x x H P Considerando que en las operaciones existen rangos de eficiencia, se determinarpor tanto,la potencia real, considerando lo siguiente: (%)teoricarealPP Donde: % = eficienciaPara nuestro caso la eficiencia ser del 85%Luego evaluando los datos disponibles se tiene:H = Altura dinmica (carga de trabajo de la bomba)B = Densidad del aguag = coeficiente de gravedadQ = Caudal total de refrigeracinTDe estos datos se determinarn el caudal total de refrigeracin (Q ) y la altura dinmica oTcarga de trabajo de la bomba (H ).B1. CAUDAL TOTAL DE REFRIGERACIN (Q )TPara la determinacin del caudal total de refrigeracin, se considerar el caudalobtenido para un rociador por el nmero de rociadores requeridos para enfriar el tanquede 12000 galones.Q = Caudal de un rociador x Nmero de rociadores requeridosTQ = 6,57 gpm/rociador x 17 rociadores = 111,69 gpmTQ = 0,00705 m /segT3 2. ALTURA DINMICA O CARGA DE TRABAJO DE LA BOMBA (H )BPara la determinacin de la altura dinmica se emplear la frmula siguiente:1]1

+ + 1]1

+ + + 121 1222 22 2ZgVgpZgVgPh Htotalf B donde:totalfh : Prdida de cargaP2: Presin en la salida del rociador = 30 psi = 206841 N/m2V2: Velocidad de flujo de agua a la salida de los rociadoresZ2: Altura de rociadores respecto a la bomba = 2,20 mP1: Presin en el nivel de toma de agua en la cisterna = 0,00 psiV1: Velocidad de flujo de agua en la cisterna = 0,00 m/segZ1: Altura toma de agua en cisterna respecto a bomba = -2,45 m : Densidad del agua = 1000 kg/m3g : Coeficiente de gravedad = 9,8 m/seg2Para el clculo correspondiente, se requiere determinar previamente, la velocidad deflujo de agua a la salida de los rociadores (rociador mas alejado de la bomba) [V ] y la2prdida de carga en el recorrido del agua por la tubera [ htotalf]2.1Clculo de la velocidad del flujo de agua a la salida del rociador mas alejado de labomba [V ].2Para el clculo de la velocidad de flujo de aguaa la salida del rociador seemplear la siguiente frmula.2AxV Q donde:Q : Caudal en el extremo del rociador (0,00705 m /seg)3A : Seccin interna de la tubera22 2pulg 1,17809745 ,1 141592 ,34 DAA = 0,00114 m2V2: Velocidad de flujo de agua seg m V / 1799 ,600114 ,000705 ,02 2.2Clculo de la prdida de carga en el recorrido del agua por la tubera [htotalf]Para la determinacin de la prdida de carga en el recorrido del agua por latubera se emplear la siguiente frmula:( )DgV L fheqfTOTAL222 donde:f : Coeficiente de friccinLeq: Longitud equivalenteD : Dimetro interior de la tubera = 1 = 0,0381 mV2: Velocidad de flujo de agua del rociador = 6,1799 m/segG : Coeficiente de gravedad = 9,8 m/seg2Para conocer la prdida de carga total, se requerir determinar previamente,tanto el coeficiente de friccin de la tubera como la longitud equivalente de latubera de suministro de agua a los rociadores, que son datos an sin determinar.2.2.1Clculo del coeficiente de friccinEl coeficiente de friccin (f) se determinar a partir de nomogramaFactor de friccin en funcin del nmero de Reynolds con RugosidadRelativa como parmetro , para lo cual se necesita conocer1previamente, tanto el nmero de Reynolds (NRE), como la rugosidadrelativa

,_

DEde la tubera.2.2.1.1Clculo del nmero de Reynolds [NRE]Para el clculo del nmero de Reynolds se emplear la siguientefrmula: 1Ver anexo 9 2V DNREDe donde:D : Dimetro interior de la tuberaV2: Velocidad del agua del rociador : Densidad del agua : Viscosidad = 0,001 cp (centipoise) cpm seg m m kgNRE001 ,00381 ,0 / 175 ,6 / 10003 NRE= 235457,092.2.1.2Clculo de la rugosidad relativa

,_

DELa rugosidad relativa

,_

DEse determina a partir del nomogramaRugosidad Relativa en funcin del dimetro para tubos devarios materiales .2Considerando que para suministrar agua a los rociadores, seempleara tuberas de acero comercial se observa:

,_

DE 0,001Con los datos obtenidos para el NREy la

,_

DEse emplea elnomograma para los coeficientes de friccin, observando que:f = 0,0212.2.2Clculo de la longitud equivalente (L )eqLa longitud equivalentede la tubera esta comprendido por la longitudde la tubera lineal y la longitud equivalente de los accesorios que 2Ver anexo 10participan en la lnea de suministro de agua.Leq = L + Leq. accL : Longitud de tubera lineal = 73,05 mPara la longitud equivalente de accesorios (Leq. acc) se consideran entre14 accesorios (codos de 90), por lo que, la longitud equivalente de unaccesorio se determina a partir de:Leq. 1 acc = L x DLeq. 1 acc = 73,05 x 0,0381 = 2,783 m/accesorioPor lo tanto la longitud equivalente de todos los accesorios (14) ser:2,783 m/accesorio x 14 accesorios = 38,96 mLuego, la longitud equivalente total ser:Leq= 73,05 + 38,96 = 112,01 mCon todos estos datos se determinar la prdida de carga total (htotalf)( )DgV L fheqftotal222 ( )8 ,9 0381 ,0 2179 ,6 01 ,112 021 ,02 totalfhtotalfh= 120,31 mCon todos estos datos, se determinar la altura dinmica o carga detrabajo de la bomba (H ), a partir de la siguiente frmula, en la que seBhan excluido las variables con valor cero y se ha acondicionado lasexpresiones para un mejor entendimiento.1 222 22Z ZgVgPh Htotalf B +++ Reemplazando los siguientes datos:totalfh =91,40 mP2=206841 kg.m/seg2 =1000 kg/m3g =9,8 m/seg2V2=6,175 m/segZ2=2,20 mZ1=-2,45 m ( )( ) ( ) m m m Hsegmsegmsmmkgsegm kgB45 ,2 20 ,28 ,9 2175 ,68 ,9 100020684131 ,120222 322 +

,_

+

,_

+ H = 148,01 mBCLCULO DE LA POTENCIA DE LA BOMBA (P)Q g H PB segmsegmmkgm P32 3007 ,0 8 ,9 1000 01 ,148 32892 ,10219segm KgPPotencia terica de la bombaConsiderando la equivalencia de 1 HP = 745 W 72 ,13745892 ,10219 HPEficiencia de la Bomba = 85,00 %Potencia real de la bomba: 13 ,1685 ,072 ,13 realHPPor lo tanto la potencia terica del motor de la bomba sera el inmediato superior (17,5 HP)pero como siempre se da un margen de error entonces se tendr que escoger un motor masgrande, es decir una bomba con un motor de 20 HP de potencia.II. POTENCIA DE LA BOMBA PARA GABINETES CONTRA INCENDIO (P)Aplicando la misma frmula y siguiendo el mismo procedimiento del numeral anterior,podemos determinar la potencia del motor de la bomba que ser empleado en el suministrode agua contra incendio.T B teoricaQ g x x H P Considerando que en las operaciones existen rangos de eficiencia, se determinar por tanto,la potencia real, considerando lo siguiente: (%)teoricarealPP Donde: % = eficienciaAl igual que el caso anterior la eficiencia ser del 85%Luego evaluando los datos disponibles se tiene:H = Altura dinmica (carga de trabajo de la bomba)B = Densidad del aguag = coeficiente de gravedadQ = Caudal total de manguera contra incendio.TDe estos datos se determinarn el caudal total de agua contra incendio (Q ) y la alturaTdinmica o carga de trabajo de la bomba (H ).B1. CAUDAL TOTAL DE AGUA CONTRA INCENDIO (Q )TPara la determinacin del caudal total de agua contra incendio, se considerar el caudalobtenido para una manguera por el nmero de mangueras requeridas para atencin deemergencias al interior de la planta envasadora.Q = Caudal de una manguera x Nmero de mangueras requeridasTQ = 125 gpm/manguera x 2 mangueras = 250 gpmTQ = 0,0158 m /segT32. ALTURA DINMICA O CARGA DE TRABAJO DE LA BOMBA (H )BPara la determinacin de la altura dinmica se emplear la frmula siguiente:11]1

,_

+ +

,_

11]1

,_

+ +

,_

+ gVZgpgVZgPh Htotalf B2 221112222 donde:totalfh : Prdida de cargaP2: Presin en salida de manguera = 75 psi = 517102,5 N/m2V2: Velocidad de flujo de agua a la salida de la mangueraZ2: Altura de gabinetes respecto a la bomba = 1,00 mP1: Presin en nivel toma de agua en cisterna = 0,00 psiV1: Velocidad de flujo de agua en la cisterna = 0,00 m/segZ1: Altura toma de agua en cisterna respecto a bomba = -2,45 m : Densidad del agua = 1000 kg/m3g : Coeficiente de gravedad = 9,8 m/seg2Para el clculo correspondiente, se requiere determinar previamente, la velocidad deflujo de agua a la salida dela manguera (manguera mas alejada de la bomba) [V ] y la2prdida de carga en el recorrido del agua por la tubera [ htotalf]2.1Clculo de la velocidad del flujo de agua a la salida de la manguera mas alejadade la bomba [V ].2Para el clculode la velocidad de flujo de agua a la salida de la manguera seemplear la siguiente frmula:2AxV Q donde:Q : Caudal en el extremo de la mangueraA : Seccin interna de la tubera (m )222pulg 1,9634954"5 ,2 141592 ,34 DAA = 0,003167 m2V2: Velocidad de flujo de agua seg m V / 989 ,4003167 ,00158 ,02 2.2 Clculo de la prdida de carga en el recorrido del agua por la tubera [ ]totalfhPara la determinacin de la prdida de carga en el recorrido del agua por latubera se emplear la siguiente frmula:( )g DV L fheqftotal 222donde:f : Coeficiente de friccinLeq: Longitud equivalenteD : Dimetro interior de la tubera = 2 = 0,0635 mV2: Velocidad de flujo de agua del rociador = 4,9798 m/segG : Coeficiente de gravedad = 9,8 m/seg2Para conocer la prdida de carga total, se requerir determinar previamente,tanto el coeficiente de friccin de la tubera como la longitud equivalente de latubera de suministro de agua a los rociadores, que son datos an sin determinar.2.2.1Clculo del coeficiente de friccinEl coeficiente de friccin (f) se determinar a partir de nomogramaFactor de friccin en funcin del nmero de Reynolds con rugosidadrelativa como parmetro , para lo cual se necesita conocer3previamente, tanto el nmero de Reynolds (NRE), como la rugosidadrelativa

,_

DEde la tubera. 3Ver anexo 92.2.1 1Clculo del nmero de Reynolds [NRE]Para el clculo del nmero de Reynolds se emplear lasiguiente frmula: 2V DNREDe donde:D : Dimetro interior de la tubera: 2 0,0635 mV2: Velocidad del agua de la manguera: 4,989 m/seg : Densidad del agua: 1000 kg/m3 : Viscosidad = 0,001 cp (centipoise) cpm seg m m kgNRE001 . 00635 . 0 / 9798 ,4 / 10003 NRE= 316219,572.2.1.2Clculo de la rugosidad relativa

,_

DELa rugosidad relativa

,_

DEse determina a partir del nomogramaRugosidad Relativa en funcin del dimetro para tubos devarios materiales .4Considerando que para suministrar agua contra incendio, seemplear tubera de acero comercial, se observa:

,_

DE= 0,0007Con los datos obtenidos para el NREy la

,_

DEse emplea elnomograma para los coeficientes de friccin observando que:f = 0,0192.2.2 Clculo de la longitud equivalente (L )eq4Ver anexo 10La longitud equivalente de la tubera esta comprendido por la longitudde la tubera lineal y la longitud equivalente de los accesorios queparticipan en la lnea de suministro de agua contra incendio, siendoestos:Leq= L + Leq. accL : Longitud de tubera lineal = 82,15 mPara la longitud equivalente de accesorios (Leq. acc) se consideran entre 6accesorios (codos de 90), por lo que, la longitud equivalente de unaccesorio se determina a partir de:Leq. 1 acc= L x DLeq. 1 acc= 82,15 m x 0,0635 = 5,216 m/accesorioPor lo tanto la longitud equivalente de todos los accesorios (6) ser:Leq. 1 acc= 31,29 mLuego, la longitud equivalente total ser:Leq= 82,15 + 31,29 = 113,44Con todos estos datos se determinar la prdida de carga total (htotalf)( )DgV L fheqftotal222 ( )8 ,9 0635 ,0 2979 ,4 45 ,113 019 ,02 totalfhtotalfh= 42,949 mCon todos estos datos, se determinar la altura dinmica o carga detrabajo de la bomba (H ), a partir de la siguiente frmula, en la que seBhan excluido las variables con valor cero y se ha acondicionado lasexpresiones para un mejor entendimiento.1 222 22Z ZgVgPhf Htotal B +++ Reemplazando los siguientes datos:totalfh =41,25 m