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CALCULO BOMBA AGENTE DE RETENCION

Director del Proyecto ALVARO PAEZ LASSO

Ingeniero Químico

Calculó: LUIS ANSELMO CASTILLO SERNA

Ingeniero Mecánico

SANTIAGO DE CALI Octubre de 2010

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TABLA DE CONTENIDO

Pag.

1. TABLA CUADRO RESUMEN CALCULO BOMBA AGENTE DE RETENCION 3 2.CÁLCULOS DE LA CARGA TEÓRICA QUE LAS BOMBAS DEBEN SUMINISTRAR ....................................................................................................... 4

2.1. CALCULO CARGA TEÓRICA (HB) BOMBA (4404HJ1A Y 1B) DESDE TANQUE AGENTE DE RETENCIÓN DILUIDO HASTA SISTEMA DE INYECCIÓN. ................................. 7

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1. TABLA CUADRO RESUMEN CALCULO BOMBA AGENTE DE RETENCION Flujo = 35 gpm Viscosidad = 400-600 cP Densidad = 1.0 Presión en la entrada sistema dosificador = 6 bar

Diámetro Tubería en la

descarga

CABEZA Potencia motor (hp)

Costo anual consumo de

energía (PCO) ft psi

2” 636 275 10 12’312.000 2-1/2” 446 193 6 7’347.801

3” 325 140 5 6’123.168

4

2. CÁLCULOS DE LA CARGA TEÓRICA 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 ecuación generalizada de Bernoulli para fluidos reales como herramienta con el fin de obtener los requerimientos del flujo teórico a manejar. Si cualquier fluido al atravesar una maquina que le suministra energía (con una bomba), experimenta un incremento de energía que, expresada en forma de altura, la llamaremos Hb ,la cual irá disminuyendo conforme este recorre la tubería de descarga; por tanto la ecuación generalizada de Bernoulli permite estimar el incremento de energía proporcionado por la bomba entre el punto de succión y el punto final de descarga del fluido, de acuerdo a los requerimientos del flujo volumétrico bombeado, esto es:

21

22

2

22

2

11

21 Hgg

pHb

ggp vzvz

Donde

gppp

2,1 : Alturas de presión

zz 2,1 : Alturas geodésicas de acuerdo al plano de referencia.

gvv

2

2

2

2

,1 : Alturas de velocidad

21H : Suma de todas las pérdidas hidráulicas externas a la bomba (fricción y accesorios) entre 1 y 2 Hb : Energía suministrada al fluido en términos de altura equivalente, de acuerdo al caudal bombeado

5

Al despejar Hb desde la ecuación, se obtiene la cabeza hidráulica que en realidad requiere el sistema en función del flujo bombeado, tenemos:

21

2

22

21

1221 H

ggHb zz

vvpp

Las pérdidas hidráulicas totales, se componen de pérdidas de carga por ficción ( H ) y pérdidas de carga por accesorios en tubería ( KH ), las primeras pueden ser estimadas mediante diversos métodos matemáticos, nomogramas, ábacos, tablas, curvas, entre otros. Para este proyecto, se utiliza las tablas de pérdidas de fricción en tuberías (ver Anexos H) del libro Cameron Hydraulic Data1 que basa sus datos en la ecuación de Darcy-Weisbach, esto es:

2gV

DLf h

2

f

Donde

fh = perdidas de fricción (carga primaria) en ft de liquido L = longitud de la tubería en feet (ft) D = diámetro interior de tubería en feet (ft) V= velocidad media del fluido en ft/s g = constante gravitacional (32.174 ft/s) f = coeficiente a dimensional de fricción

1 Friction of Water Pág. 3-12 libro Cameron Hydraulic Data Publicacion de Flowserve Corporation

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Para las pérdidas hidráulicas debidas a los accesorios instalados en la tubería, se calculan usando las tablas (ver Anexo I) del libro Cameron Hydraulic Data2 que basa sus datos en la ecuación de Darcy-Weisbach, esto es:

2gVK h

2

f

Donde

fh = perdidas de fricción (carga primaria) en ft de liquido K = coeficiente adimensional de fricción 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 Pág. 3-110 libro Cameron Hydraulic Data Publicacion de Flowserve Corporation

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2.1. Calculo carga teórica (Hb) bomba (4404HJ1A y 1B) desde tanque agente de retención diluido hasta sistema de inyección.

Esta bomba es de succión positiva con un Q = 35 gpm, es un sistema con depósito abierto. El isométrico de tubería se puede ver en el planos 43-37-314

Para el cálculo de esta bomba se requiere:

a. 87 psig a la entrada del sistema de mezclado

Figura 1. Requerimientos para cálculo de la bomba

2. P2=87 psig

1. P0=0 psig

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Los datos de la Figura 1 son: En 1 = P1 atmosférica

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 así, el requerimiento del

punto(a)

La fórmula para el cálculo del punto (a) es:

21

2

22

2

21

1212 H

ggHb zz

vvpp

Donde:

01

p

02

21

gv

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Cálculo de pérdidas en la succión son:

Tubería Ø 4”

Long. de tubería = 20 ft

Accesorios

Pérdidas por cada 1000 ft de long. tubería

o 54.65 ft / 1000ft

Pérdidas totales en la succión

92.4 ft x (54.65 ft / 1000 ft) = 5.05 ft

ACCESORIOS CANT. DIAMETRO(in) LONG. EQUIV.(ft)

Válvula de bola 2 4 5.28 Válvula on-off 1 4 2.68 Valvula Cheque 1 4 33.6 Codo 90° RL 5 4 10.74 Tee 1 4 20.1 Total 72.4

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Cálculo de pérdidas en la descarga Tubería Ø 2” son:

Tubería Ø 2”


Accesorios


o 768 / 1000ft

Pérdidas totales en la descarga

532 ft x (768 ft / 1000 ft) = 408 ft


LONG. TOTAL

EQUIV.(ft) Reducción copa 1 4x2 4.1 4.10

Válvula bola 6 2 1.15 6.90

Válvula cheque 2 2 13.5 27.0

Válvula 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

Reducción copa 1 2x1 1.64 1.64

Ampliación copa 1 1x2 1.64 1.64

Reducción copa 1 2x1-1/2 1.0 1.0

Ampliación copa 1 1-1/2x2 1.0 1.0

Codo 90° RL 22 2 2.76 60.72

TOTAL 181.37

11

Despejando obtenemos:

21

2

22

122 H

gHb zz

vp

ftft5ft2ft

ftlib 62

ftlb1

Hb3

240805.5.0174.0

2528

ftftft5ft2ftftHb 73.63540805.5.0174.0202

Determinar el valor de la potencia del motor. En el chequeo de la potencia se debe cumplir que:

BHPHPmotor

HPftgpmBHP 02.870.0*3960

1*73.635*35

La potencia suministrada al motor es:

HPHPBHPmotoralsumPot 5.895.0

02.8..

El motor se aprox. a 10 hp

Datos para selección de la bomba Q= 35 gpm

H= 635.73 ft

Presión descarga= 275 psi

Motor: 10 Hp

Costo de consumo de energía en el año: 12’312.000.oo

22

2

22 ftlb1

ftinx144

inlb8P 25287

12

Cálculo de pérdidas en la descarga Tubería Ø 2-1/2” son:

Tubería Ø 2-1/2”


Accesorios


o 386 / 1000ft


565.7 ft x (386 ft / 1000 ft) = 218.4 ft


LONG. TOTAL

EQUIV.(ft) Reducción copa 1 4x2-1/2 3.5 3.50

Válvula bola 6 2-1/2 1.65 9.90

Válvula cheque 2 2-1/2 20.6 41.2

Válvula 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

Reducción copa 1 2-1/2x1 1.64 1.64

Ampliación copa 1 1x2-1/2 2.7 2.70

Reducción copa 1 2-1/2x1-1/2 2.5 2.50

Ampliación copa 1 1-1/2x2-1/2 4.0 4.0

Codo 90° RL 22 2-1/2 3.29 72.38

TOTAL 215.7

13


21

2

22

122 H

gHb zz

vp

ftftft5ft2ftftHb 4464.21805.5.0085.0202


BHPHPmotor


1*446*35



6.5..


H= 446 ft


Motor: 6 Hp


22

2

22 ftlb1

ftinx144

inlb8P 25287

14

Cálculo de pérdidas en la descarga Tubería Ø 3” son:

Tubería Ø 3”


Accesorios


o 162 / 1000ft


597 ft x (162 ft / 1000 ft) = 97 ft


LONG. TOTAL

EQUIV.(ft) Reducción copa 1 4x3 4.5 4.50

Válvula bola 6 3 2.04 12.24

Válvula cheque 2 3 25.5 51.0

Válvula 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

Reducción copa 1 3x1 1.64 1.64

Ampliación copa 1 1x3 2.7 2.70

Reducción copa 1 3x1-1/2 2.5 2.50

Ampliación copa 1 1-1/2x3 4.0 4.0

Codo 90° RL 22 3 4.09 90.0

TOTAL 247

15


21

2

22

122 H

gHb zz

vp

ftftft5ft2ftftHb 3259705.5.0036.0202


BHPHPmotor


1*325*35



1.4..


H= 325 ft


Motor: 5 Hp


22

2

22 ftlb1

ftinx144

inlb8P 25287

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