proyecto turbomaquinas

Ingeniería Mecánica en Mantenimiento IndustrialTurbo Máquina

Contenido

1. Introducción........................................................................................................................................2

2. Piping de la instalación.....................................................................................................................3

3. Selección de tubería..........................................................................................................................4

3.1. Condiciones de borde...............................................................................................................4

3.2. Calculo del diámetro de la tubería...........................................................................................4

3.3. Selección del material y diámetro por catalogo.....................................................................5

3.4. Consideraciones de montaje....................................................................................................6

3.4.1. Unión cementada...............................................................................................................6

3.5. Otras consideraciones............................................................................................................10

4. Selección accesorios y singularidades.........................................................................................11

4.1. Calculo de la altura manométrica (Hm)................................................................................11

1


1. Introducción

Dicho proyecto se basa en la estipulación de que una empresa destinada al procesamiento y

refrigeración de frutas, verduras y hortalizas, necesita dimensionar y especificar un sistema de

conducción de agua, esto para poder abastecer en caso de emergencia una planta alternativa.

Según las estipulaciones del cliente, el agua debe ser trasvasijada de una piscina de

estabilización a un estanque a 150 metros de distancia, y elevarse por sobre los 7 metros de

altura como se muestra en la figura 1.1.

Basado en el esquema presentado, y como condiciones de borde, se espera que esta

instalación sea capaz de mover un volumen aproximado de 3250 litros en un tiempo de llenado

de 23 minuto, y que su funcionamiento sea totalmente automático.

2

3 m

7 m150 m

Figura 1.1 Representación básica del diseño requerido por requerido el cliente


2. Piping de la instalación

Trazado esquemático de la instalación.

3

Figura 2.1 Trazado esquemático de la instalación

7 m1,461 m1,75 m

3 m2,75 m0,25 m0,25 m

150

m

01

02

0202

02

0304

05


3. Selección de tubería.

3.1. Condiciones de borde.

Basándonos en las condiciones de bordes:

Volumen aproximado del depósito: 3250 litros

Tiempo de llenado del depósito: 23 minutos

Por lo tanto:

Donde:

Q = Caudal del fluido.

= Volumen del fluido.

T = Tiempo

Calculando nos queda que:

Q = 3250 litros / 23 min.

Q = 141,304 (lts./min.)

Q = 2,3551 x 10-3 (m3/seg.)

Q = 8,4783 (m3/hs)

3.2. Calculo del diámetro de la tubería.

Para el cálculo del diámetro de la tubería existen recomendaciones de la velocidad a la que

debe circular el fluido (agua) los cuales varía entre los valores 1,2 y 2,1 m/s.

Por lo tanto

Donde:

A = Área interior de la tubería.

V = Velocidad del fluido.

Q = Caudal del fluido.

4

Q =/

A = Q / V


Calculando:

A = 2,3551 x 10-3 / 1.2

A = 1,9626 x 10-3 (m2)

Si

Despejando el diámetro:

= ((Ax4)/

= (1,9626 x 10-3 x 4) / )1/2

= 0,04999 (m)

3.3. Selección del material y diámetro por catalogo.

El criterio de selección del material para la tubería en el piping de la instalación es PVC,

clase 10, para ello se consultará los catálogos de la empresa Vinilit.

Pero al no existir una tubería de estas dimensiones dentro de los catálogos, por lo cual se

considera la tubería de dimensiones más aproximada a nuestra necesidad y en donde se tendrá

que evaluar en la formula de la velocidad con los nuevos diámetros obtenidos por Vinilit:

Característica de la tubería seleccionada:

Diámetro nominal: 0,05 (m)

Espesor: 0,0024 (m)

Diámetro interior 0,0452 (m)

Calculamos nuevamente con los nuevos diámetros:

V = 2,3551 x 10-3 / ((x 0,04522) / 4)

V = 1.4677 (m/s)

5

A = ( x /4

V = Q / A


La velocidad obtenida de los cálculos esta dentro de los rangos recomendados de 1,2 y 2,1

m/s, se confirma que el diámetro comercial de la tubería según catalogo es de 0,05 m., clase

10 de PVC.

3.4. Consideraciones de montaje.

3.4.1. Unión cementada

Este sistema consiste en unir dos tubos mediante el adhesivo que plastifica lentamente las

paredes de las superficies por unir, produciendo una soldadura en frío una vez que se evaporan

los solventes del adhesivo.

Esta unión es muy segura, pero requiere de mano de obra que sepa efectuar el pegado, y de

ciertas condiciones especiales de trabajo, y es la razón por la que su uso está restringido a los

diámetros menores, entre 20 y 50 mm.

Para obtener una unión correcta, se recomienda seguir las siguientes indicaciones:

1. Cortar los tubos con sierra o serrucho de dientes finos. Asegúrese de efectuar el corte a

escuadra (90°) usando una guía. Figura 3.1

6

Figura 3.1 Corte de tubería con guía


2. Eliminar con una escofina las rebabas que deja el corte en el extremo del tubo y efectuar un

chaflán que facilite la inserción. Figura 3.2

3. Lijar suavemente (lija al agua) el extremo del tubo y campana del accesorio para facilitar la

acción del adhesivo (no se debe rebajar la pared del tubo). Figura 3.3

4. Limpiar el extremo del tubo y la campana de la

unión o accesorio con bencina blanca o diluyente duco, a fin de eliminar todo rastro de

grasa o cualquier otra impureza. De esta operación va a depender mucho la calidad de

la unión. Figura 3.4

7

Figura 3.2 Eliminación de escorias

Figura 3.3 Lijado de zona de contacto


5. Aplicar adhesivo generosamente en el tubo y una capa delgada en la campana de los

accesorios, utilizando una brocha. Esta debe estar siempre en buen estado, libre de residuos de

adhesivo seco. Figura 3.5

Se recomienda que dos o más personas apliquen el

adhesivo cuando se trate de tubos y accesorios de diámetros superiores a 75 mm.

Mientras no se use el adhesivo, éste debe mantenerse cerrado para evitar la evaporación del

solvente.

No se debe efectuar la unión de la tubería o el accesorio si están húmedos, a no ser que se

use el adhesivo especial (secado lento).

No trabajar bajo la lluvia o en lugares de mucha humedad.

8

Figura 3.4 Limpieza

Figura 3.5 Aplicación de cemento.


6. Introducir el tubo en la conexión con un movimiento firme y parejo. El tubo debe introducirse

a lo menos 3/4 de la longitud de la campana girándose media vuelta y luego volver a la posición

original para asegurar una unión óptima. Figura 3.6

7. Una unión correctamente realizada mostrará un

cordón de adhesivo alrededor del perímetro del borde de la unión, el que debe limpiarse de

inmediato, al igual como cualquier mancha de adhesivo que quede sobre o dentro del tubo o

conexión.

La falta de este cuidado causa comúnmente problemas en las uniones cementadas.

8. Toda operación, desde la aplicación de la soldadura hasta la terminación de la unión, no

debe demorar más de 1 minuto, ya que el adhesivo Vinilit es muy rápido.

Se recomienda no mover las piezas cementadas durante los tiempos indicados, en relación

con la temperatura ambiente:

De 15a 40C: 30 minutos sin mover

De 5a 15C: 1 hora sin mover

De 0a 5C: 2 horas sin mover

9. Las pruebas hidráulicas de redes con uniones cementadas deben efectuarse al menos

después de 24 horas de haberse realizado éstas, de manera de garantizar que los puntos de

unión estén totalmente cementados.

Cualquier fuga en la unión, implica cortar la tubería y rehacer la unión, con los costos y

retrasos que ello implica.

9

Figura 3.6 Unión.


3.5. Otras consideraciones.

Como se aprecia en el piping de la instalación, gran parte de la tubería se va a encontrar bajo

tierra, por lo que el fabricante asegura que la deformación debida a las cargas de terreno y/o de

vehículos se ven contrarrestadas por la presión interior y, en el supuesto caso de que llegara a

ocurrir una deflexión importante, la disminución del área de flujo es prácticamente despreciable.

10

Figura 3.7 Sección transversal de la zanja


4. Selección accesorios y singularidades.

La tabla 4.1 muestra el detalle de los accesorios utilizados en el piping de nuestro proyecto, en

el cual se muestran los coeficientes experimentales K, extraídos del nomograma que viene

incluido en el cátalos de tubería, que serán de utilidad a la hora de calcular la altura

manométrica de la instalación.

Código piping Accesorio Cantidad Coeficientes experimentales k.

01 Válvula pie c/filtro 1 10

02 Codo 90° suave 4 0,75

03 Válvula retención 1 2,5

04 Válvula de compuerta 1 0,19

05 Expansión brusca 1 1

Uniones 45 0,83

4.1. Calculo de la altura manométrica (Hm).

Realizando un balance de energía de la instalación se establece que:

1-2

Donde:

Hm = Altura manométrica.

Z2 = Distancia del espejo de agua de la piscina el espejo de agua del estanque en altura.

H1-2 = Perdidas internas en la bomba centrífuga.

Si

11

Tabla 4.1 Accesorios y singularidades.

Hm = Z2 + H1-2

H1-2 = (f x (L tubería / D tubería) +k) x (V2/2g)


Determinación del largo de la tubería:

L tubería = L T Asp. + L T Imp.

L tubería = 2,75 + 0,5 + 150 + 7 + 1,75 (m)

L tubería = 162 (m)

Sumatoria de los coeficientes experimentales k según tabla 4.1

k = 10 + (4 x 0,75) + 2,5 + 0,19 + 45 x 0,83 + 1

k = 54,04

Determinación del N° de Reynolds:

R = (V x D tubería) /H2O

R = (1.4677 x 0,0452) / 0,113 x 10-5

R = 58708

Considerando la tubería como lisa en un régimen turbulento:

f = 0,316 / R 0,25

f = 0,316 / 58708 0,25

f = 0,020301

Entonces:

H1-2 = (0,020301 x (162 / 0,0452) + 54,04) x (1.46772 / 2 x 9,81)

H1-2 = 13,9214 (m)

Si:

Z2 = 0,5 + 7 + 1,461

Z2 = 8,961

Tenemos que:

Hm = 8,961 + 13,9214

Hm = 22,8824 (m.c.a)

12


4.2. Selección de la bomba centrifuga a utilizar.

Ya teniendo calculado el caudal y la altura manométrica de la instalación, según el catalogo de

bombas marca Calpeda, se realizara la selección de la bomba correspondiente para nuestra

instalación.

13

Figura 4.1 Campo de aplicaciones de varios modelos de bombas de 2900 rpm.

Figura 4.2 Vista expandida de la figura 4.1


Según cátalo y por sus prestaciones seleccionaremos el siguiente modelo:

Si analizamos la curva característica del modelo de bomba:

14


15


16

proyecto turbomaquinas

Documents