constant pressure system

8/16/2019 Constant Pressure System

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Escuela Superior de Tecnología y CienciasExperimentales

Máster en Ingeniería Industrial

Regulación y automatización deinstalaciones

PRÁCTICA 2

SJA006 - Instalaciones de Fluidos y !"uinas #id$!ulicas

Iñaki García Palatsí Laura Nebot Andrés

Jose Guillermo Peña AltamiranoPaula Susana Rueda Navarro

Clàudia Semere Roi!


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Índice

"# P$%P S&S'(% C)N'R)L##########################################################################*+# C)NS'AN' PR(SS$R( S&S'(%################################################################,

+#"# Presentaci-n de la instalaci-n###########################################################,

+#+# (studio de la simulaci-n ante di.erentes escenarios#########################/

+#+#"# 0emanda m12ima ermitida 3"455 GP%6###################################/

+#+#+# 0emanda a la mitad del m12imo osible 3755 GP%6###################8

+#+#*# 0emanda al mínimo osible 3"55 GP%6######################################9

+#*# (:ciencia m12ima e in;uencia del desnivel !eométrico##################""

*# S)L$CI)N(S AC'IP'I%AS#####################################################################"/

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1. PUMP SSTEM C!"T#!$

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Imagen %. Su)men* para regulaci'n de la presi'n

%.%. Estudio de la simulaci'n ante di+erentesescenarios

%.%.1.(emanda máxima permitida ,1- /PM0La situaci-n inicial ara la demanda m12ima es la Fue se muestra en la

si!uiente ima!en# Se observa Fue sin introducir variador de velocidad labomba est1 traba@ando a una otencia de 98k B una e:ciencia ener!éticade "4/ GP%Hk# Adem1s la resi-n de descar!a est1 a 8, PSI#

Imagen . Situaci'n inicial para caudal máximo

Sin embar!o simlemente introduciendo un variador de velocidad lasituaci-n cambia inmediatamente

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Imagen 2. Situaci'n inicial para caudal máximo con 3ariador de 3elocidad

Se observa Fue al ser la demanda tan elevada el variador intenta e2rimiral m12imo la bomba# Consecuentemente la otencia de traba@o aumentaasta los "788 k así como la resi-n de descar!a 3"4* PSI6# (sta situaci-nno es aconse@able Ba Fue el ratio GP%Hk a disminuido asta los 7/r1cticamente la mitad Fue en la situaci-n anterior#

0e la misma manera si se .uer?a la resi-n de descar!a de la bomba a la

resi-n Fue viene or de.ecto 39/ PSI6 se observa una me@ora Ba Fue elmotor no traba@a a tan alta otencia# Adem1s se observa como la e:cienciaa aumentado asta los "*8 GP%Hk#

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Imagen 4. Presi'n de descarga a 54 PSI

Se observa Fue al disminuir la resi-n de descar!a se aumenta el ratio dee:ciencia Ba Fue ara el mismo caudal se reFuiere menos otencia de labomba# Adem1s si la resi-n de entrada a la bomba se incrementa el ratiosube de manera m1s r1ida# (sto es debido a Fue la bomba no debe reali?artanto traba@o ara elevar la resi-n del ;uido asta la resi-n de salida#

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%.%.%.(emanda a la mitad del máximo posi)le ,6 /PM0A continuaci-n se va a reali?ar el mismo rocedimiento Fue en el untoanterior ero limitando el caudal a la mitad# La situaci-n inicial se uedeareciar en la si!uiente ima!en en la cual se observa Fue la bomba est1

traba@ando a una otencia de 8,8 k descar!ando el ;uido a una resi-nde ",5 PSI# (l ratio GP%Hk ara esta situaci-n est1 en "58#

Imagen -. Situaci'n inicial para la mitad del caudal permitido

Se!uidamente se va insertar el variador de velocidad ara comrobar comoen este caso Fue la demanda no es tan e2i!ente resonde me@or Fue en elcaso anterior#

Imagen 7. Caudal 6 /PM con 3ariador de 3elocidad

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(.ectivamente la otencia de traba@o de la bomba se re!ula a +// kdisminuBendo la resi-n de descar!a# (ste a@uste a lo Fue realmente senecesita ermite incrementar la e:ciencia en un +9*,/K asando de los"58 GP%Hk a los *", GP%Hk#

A continuaci-n se va comrobar Fué sucede ara cuando se traba@a con unaresi-n de salida constante# Se re!ula la resi-n a /5 PSI 3unos *,/ bar6#

Imagen 6. (emanda 6 /PM 8 Presi'n de salida 4 PSILa situaci-n es bastante similar a la anterior sin embar!o a esta resi-nuna maBor demanda rovocaría una disminuci-n en la e:ciencia# Si laresi-n de entrada a la bomba se incrementa el ratio sube de manera m1sr1ida#

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%.%..(emanda al mínimo posi)le ,1 /PM0Al disminuir la demanda se obtiene una e:ciencia r1cticamente nula BaFue la bomba est1 traba@ando muB or encima de lo Fue realmente esnecesario#

Imagen 5. Situaci'n inicial para demanda mínima

Para este caso el e.ecto de insertar un variador de velocidad es muB

bene:cioso B a la ve? necesario#

Imagen 1. (emanda mínima con 3ariador de 3elocidad

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Como se reveía el variador ermite Fue la bomba se a@uste a la demanda#Como en este caso la demanda es mínima el motor .unciona a una otenciade +9 k entre!ando el ;uido a una resi-n de ++ PSI 3"/ bar6# (n cuantoa la e:ciencia es bastante elevada con un ratio similar al del caso decaudal 755 GP% con variador de velocidad#

Imagen 11. (emanda mínima con presi'n constante a % PSI

inalmente en este caso si se limita la resi-n a +5 PSI 3or e@emlo6 seobserva un ratio de ,59 GP%Hk not1ndose Fue ante un incremento de lademanda asta unos /55 GP% la e:ciencia aumenta en un +,74/Kalcan?ando un valor de "5"8 GP%#

0e la misma manera Fue ara el caso anterior si la resi-n del ;uido deentrada Ba es al!o elevada la otencia e@ercería menor traba@o araalcan?ar la resi-n de salida deseada#


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%.. E9ciencia máxima e in:uencia del desni3elgeom;trico


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. S!$UCI!"ES &CTI=&S P&SI=&S

(stas soluciones se ueden clasi:car en asivas B activas entendiendocomo asivas aFuellas en las Fue no e2iste movimiento de suscomonentes B activas aFuellas Fue sí Fue necesitan mover al!Mncomonente ara actuar#

.1. Soluciones acti3as

• Sobredimensionado

$na de las osibles soluciones Fue se ueden lantear ara evitar los daños

de un !ole de ariete roducido en una instalaci-n es el sobredimensionadode la instalaci-n ara Fue esta resista la sobreresi-n B la deresi-nroducida en el roceso# Sin embar!o este sistema encarece muco lainstalaci-n adem1s no disminuBe la .ati!a su.rida sobre la instalaci-n BaFue no disminuBe las oscilaciones de resi-n roducidas#

Por lo tanto no es un sistema muB aconse@able B es re.erible invertir enotros#

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(ste disositivo solo se uede alicar en tuberías de ba@a endiente o sinella# No es m1s Fue una tubería de secci-n muco maBor Fue la tubería delsistema B cuBa Mnica misi-n es aortar o acumular a!ua durante eltransitorio o lo Fue es lo mismo actMa aumentando la inercia#

Si la relaci-n entre el 1rea de la cimenea B el 1rea de la tubería es losu:cientemente !rande las ondas de sobreresi-n o deresi-n Fue incidensobre la uni-n no se transmitir1n m1s all1 de la uni-n o si lo acen ser1 de.orma muB mati?ada#


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E La rotecci-n .rente a las ondas de resi-n no deenden de la cota dea!ua del calderín lo Fue le da venta@a .rente a otros disositivos#

E Su instalaci-n se mantiene en total indeendencia#E Controla totalmente las ondas de deresi-n amorti!u1ndolas en

.unci-n del tamaño del calderín#

Inconvenientes

E $na desventa@a es Fue no surime la onda sino Fue la amorti!ua orlo aB veces Fue se ace necesario actuar con otro disositivoadicional

E (s caro sobre todo en cuanto a mantenimiento#

.%. Soluciones pasi3as

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Las ventosas son disositivos Fue se instalan ara controlar de .ormaautom1tica la resencia de aire en las conducciones# 'ienen un sistemamediante el cual ermite la entrada B salida de aire se!Mn las necesidadesde la instalaci-n# (vitando así entre otras cosas Fue el aire se acumule enla instalaci-n Ba Fue este odría comrimirse rovocando .allos en la

misma#

• )tros sistemas

)tros sistemas de tio activo odrían ser =Bass v1lvulas de alivio ov1lvulas re!uladoras de resi-n#

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2. C!M>I"&CI!"ES ?PTIM&S

Atendiendo a las soluciones mencionadas anteriormente a continuaci-n seroceder1 a seleccionar las soluciones -timas teniendo en cuenta losasectos técnicos B econ-micos#

(n rimer lu!ar se uede seleccionar aFuellas soluciones Fue no resultanconvenientes Ba sea or asectos constructivos o econ-micos B oreliminaci-n obtener así cu1l ser1 la combinaci-n -tima ante el roblema#

La soluci-n Fue resulta menos aconse@able sería instalar una cimenea deeFuilibrio uesto Fue este disositivo es solo alicable en instalaciones deoca altura de elevaci-n B reFuiere unos asectos técnicos B econ-micos

m1s Fue considerables# Se!uidamente el sobredimensionado de lainstalaci-n suondría un traba@o constructivo lar!o B de un !ran costedebido a Fue sería necesario cambiar todos B cada uno de los tramos delcircuito or lo tanto la instalaci-n se encarece de .orma innecesaria# Porotro lado el volante inercia crea una serie de roblemas mec1nicos maBorescuanto maBor sea el eso del mismo or no mencionar su !ran coste#

Aora Fue Ba se a reducido la lista de soluciones se uede roceder aseleccionar la me@or combinaci-n de soluciones atendiendo a lasnecesidades de las instalaciones ara Fue ésta cumla con las restriccionesen todo momento# Por lo tanto una ve? anali?ados B comrobados se aobtenido Fue la soluci-n -tima es aFuella en la Fue se instalaría al menosuna v1lvula de retenci-n ventosas B un calderín de aire# AunFue el uso delos calderines es relativamente caro es la elecci-n m1s se!ura B rentable BaFue el eriodo de amorti?aci-n no resulta alto comarado con otrassoluciones tales como cambiar el de-sito inversi-n amorti?ada en m1s de/5 años# (stos calderines también reFuieren de cierto mantenimientoaunFue los Mltimos modelos disonibles los intervalos de revisi-n se anincrementado asta / años reduciendo así dicos costes B aumentando larentabilidad# Por otro lado el uso de ventosas ermite la eliminaci-n del aireacumulado en el interior de la tubería areciable debido a los valoresobtenidos en los resultados así @unto con v1lvulas de retenci-n Fue rote!ela bomba contra sobreresiones aBuda a seccionar el !ole de ariete enciertos tramos B reduce la sobreresi-n m12ima# Osta resultaría lacombinaci-n de soluciones -timas Fue cumlen con las característicasreFueridas de estas instalaciones anali?adas de la manera m1s a@ustadaosible técnica B econ-micamente#

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