seleccion de bombas v.1

PROYECTO MECÁNICOMEMORIA DE CALCULO

SISTEMA DE BOMBEO

Estacion de Bombeo No.- 1-38H. Matamoros, Tamaulipas.

Anexo 5 B

AyMA Ingenieríay Consultoría S. A. de C.V.

5B-2

DETERMINACIÓN DE GASTOS DE APORTACIÓN SANITARIACiudad:

Sistema:

1. DATOS DE PROYECTO

Datos ClimatológicosElevación 10.00 msnmTemperatura media - verano 20.00 °C - invierno 10.00 °CPresión barométrica media 759.10 mm Hg

Temperatura media del agua residual - verano 18.00 °C - invierno 15.00 °C

Caudal: 800.00 l/s


Anexo 5 B


5B-3

CÁLCULO DE CARGA DE BOMBEO

Caracteristicas del Equipo Propuesto:Nombre de bomba Bomba centrifugaNo. De TAG xxxxxxxxxUbicación del equipo xxxxxxxxxTipo de bomba Centrifúga Propiedades del Líquido a Bombear:Caudal promedio 800 l/sCaudal total para diseño de bombas (máximo) 800 l/sNúmero de bombas en operación 3Número de bombas en reserva 1Caudal bombeado por equipo 266.67 l/sTipo de fluido Petroleo

9927

8.00E-07

CALCULO DE LAS PERDIDAS DE CARGA EN TUBERÍASMateriales de construcción:Tubería de succión: ASTM-A 106 GR BTubería de descarga: ASTM-A 106 GR BTubería de conducción: ASTM-A 106 GR BCalculo de las Perdidas Primarias:

Succión Descarga Multiple ConducciónFlujo (Q) lps 266.67 l/s 266.67 l/s 800.00 l/s 800.00 l/sLongitud (L) m 0.20 9.60 17.96 2,650Diámetro pulg 18 16 30 30Rugosidad (e) mm 0.05 0.05 0.05 0.0015Diámetro Interno (D) mm 457.2 406.4 762 762Velocidad (V) m/s 1.62 2.06 1.75 1.75No. de Reynolds (Re) 9.28E+05 1.04E+06 1.67E+06 1.67E+06

TURBULENTO TURBULENTO TURBULENTO TURBULENTO

e/D (rugosidad relativa) 1.09E-04 1.23E-04 6.56E-05 1.97E-06Factor de friccion ( f ) 0.0137 0.0137 0.0123 0.0107

0.0171 0.0171 0.0154 0.0134Pérdida de carga (mca) en tubo nuevo 0.00080 0.06978 0.0455 5.8617Pérdida de carga (mca) en tubo usado 0.001 0.087 0.057 7.327

Calculo de las Perdidas Secundarias:No. De Piezas por Tramo

K Succión Descarga Conducción ConducciónCodo de 90º 0.2 1 2 2 7Codo de 45º 0.2 1 1Valvula de retención 2.5 1Valvula de compuerta 0.2Valvula de mariposa 0.1 1 1Reducción 0.16 1Inserción 0.55 1Retorno de 180° 2.2

Suma de K's 0.2 3.91 0.5 1.6Pérdida de carga (mca) 0.0267 0.8360 0.0779 0.2491

Peso especifico g en N/m3 a 25ºC

Viscosidad cinemática (m2/s aT=30°C)


Anexo 5 B


5B-4

Para los cálculos anteriores se tomaron en cuenta las siguientes fórmulas

Número de Reynolds

Factor de Fricción (f)

Pérdida de Carga en Tubería (Primarias)

Pérdida de Carga en Accesorios (Secundarias)

Sumarizando perdida de carga en tuberías:

7.472 mca

1.190 mca

8.66 mcaCálculo de la carga estática Nivel de la succión en metros 1.45 mcaNivel del eje de la bomba 1.45 mcaNivel de la descarga en metros 8.40 mca

6.95 mca

H= 15.61 mca

CÁLCULO DE POTENCIAS

Calculo de la potencia hidráulica:

41.33 KW55.42 HP

Calculo de la potencia al freno:

Aplicando la siguiente ecuación: en (Kw)

0.680Substituyendo los valores correspondientes obtenemos : 60.78 KWpor tanto la potencia requerida por cada bomba sera de: 81.50 HP

La potencia para el motor se calcula con la ecuación

0.909

Substituyendo los valores se obtiene la potencia de bombeo requerida por motor : 66.86 KW89.66 HP

de donde la potencia inmediata superior comercial del motor es de: 100.00 HP

Suma de pérdidas en tubería (ht)

Suma de Pérdidas en accesorios (ha)

Total perdida de carga en tuberías (Hf):

Carga estatica en metros (Hest)

CALCULO DE LA CARGA TOTAL DE BOMBEO (Hf + Hest)

La carga dinámica total de bombeo será Hest + Hf de donde se obtiene:

Sustituyendo en la ecuación de potencia hidráulica (WHP) se tiene:

Considerando una eficiencia en el bombeo (nb) de:

En el rango de potencia obtenido se tiene que la eficiencia del motor (nm) es :

hK V

aa2g

2

fe

D

e

D

1

23 71

5 02

3 71

14 52

l og.

.

R el og

.

.

R e

hfLV

gcD

2

2

Re VD

v

W HP=QH γ1000

BHP=W b=QH γ1000ηb

W m=W b

ηm


Anexo 5 B


5B-5

NOTA:La portencia determinada por este calculo es teórica, por lo que para la selección final de la bombase recurre a las curvas de desempeño de los fabricantes del equipo de bombeo. Vease más delante(al final de estas hojas de calculo) la curva de selección de cada uno de los equipos.Equipo Seleccionado:Marca/Modelo: ITT FLYGT/NP-3300/605-MTPotencia nominal: 75 HP


Anexo 5 B


5B-6

CÁLCULO DE LA CARGA NETA POSITIVA DE SUCCIÓN (NPSH)

Pb+hs-(Vp+hf)Donde:

759.10 mm Hg = 33.86 ftH2O

1.891 ft @ 35 °Chs= Altura o carga estática de succión (ft) 4.76hf= Perdidas por fricción en succión (ft) 0.090863

27.117 ft8.27 m

Calculo del NPSH disponible (NPSHD) con altura estática de succión: NPSHD = Pb-(Vp+hs+hf)

Calculo del NPSH disponible (NPSHD) con carga estática de succión: NPSHD =

Pb= Presión barométrica (ft)

Vp= Presión de vapor del líqido a su máxima temp. (ft)

NPSHD =


Anexo 5 B


5B-7

CÁLCULO DE LA CARGA DE BOMBEO AGUA RESIDUAL EB-01-38

Caracteristicas del Equipo Propuesto:Nombre de bomba Bomba de Aguas ResidualesNo. De TAG BCS-001-1/4Ubicación del equipo EB-01Tipo de bomba Centrifúga sumergiblePropiedades del Líquido a Bombear:Caudal promedio (aguas crudas) 165.26 l/sCaudal total para diseño de bombas (máximo) 405.26 l/sNúmero de bombas en operación 3Número de bombas en reserva 1Caudal bombeado por equipo 135.09 l/sTipo de fluido Aguas negras

9927

8.00E-07

CALCULO DE LAS PERDIDAS DE CARGA EN TUBERÍASMateriales de construcción:Tubería de succión: Acero al Carbón Cédula 40Tubería de descarga: Acero al Carbón Cédula 40Tubería de conducción: Acero al Carbón Cédula 40Calculo de las Perdidas Primarias:

Succión Descarga Multiple ConducciónFlujo (Q) lps 135.09 l/s 135.09 l/s 405.26 l/s 405.26 l/sLongitud (L) m 0.20 12.00 7.00 40.00Diámetro pulg 12 12 18 18Rugosidad (e) mm 0.05 0.05 0.05 0.05Diámetro Interno (D) mm 304.8 304.8 457.2 457.2Velocidad (V) m/s 1.85 1.85 2.47 2.47No. de Reynolds (Re) 7.054E+05 7.054E+05 1.411E+06 1.411E+06e/D (rugosidad relativa) 1.64E-04 1.64E-04 1.09E-04 1.09E-04f 0.0147 0.0147 0.0132 0.0132

Pérdida de carga (mca) en tubo nuevo 0.0017 0.1008 0.0630 0.3597Pérdida de carga (mca) en tubo usado 0.002 0.126 0.079 0.450


K Succión Descarga Multiple ConducciónCodo de 90º 0.2 1 2 2 6Codo de 45º 0.2 1Valvula de retención 2.5 1Valvula de compuerta 0.2Valvula de mariposa 0.1 1Reducción 0.16 1 1Inserción 0.55 1Retorno de 180° 2.2





Anexo 5 B


5B-8


Número de Reynolds





0.66 mca

1.24 mca


10.75 mca

H= 12.65 mca



16.96 KW





0.889


de donde la potencia inmediata superior comercial del motor es de: 50.00 HP










hK V

aa2g

2

fe

D

e

D

1

23 71

5 02

3 71

14 52

l og.

.

R el og

.

.

R e

hfLV

gcD

2

2

Re VD

v

W HP=QH γ1000


W m=W b

ηm


Anexo 5 B


5B-9

NOTA:La portencia determinada por este calculo es teórica, por lo que para la selección final de la bombase recurre a las curvas de desempeño de los fabricantes del equipo de bombeo. Vease más delante(al final de estas hojas de calculo) la curva de selección de cada uno de los equipos.Equipo Seleccionado:Marca/Modelo: ITT FLYGT/NP-3201-MTPotencia nominal: 35 HP

TRAZO DE LA CURVA DEL SISTEMA

Seleccionando un intervalo de variación del gasto Q de: 12 segmentos, se tabula:

Observaciones/Comentarios Gasto Q Tubería Usada Tubería Nueva

(l/s) H (mca) H (mca)0.00 0.00 10.75 0.00 10.75

Una bomba 33.77 0.16 10.91 0.13 10.88en 67.54 0.32 11.07 0.25 11.00

Operación 101.32 0.47 11.22 0.38 11.13135.09 0.63 11.38 0.51 11.26

Dos 168.86 0.79 11.54 0.63 11.38Bombas 202.63 0.95 11.70 0.76 11.51

en Operación 236.40 1.11 11.86 0.89 11.64270.18 1.27 12.02 1.01 11.76

Tres 303.95 1.42 12.17 1.14 11.89Bombas 337.72 1.58 12.33 1.27 12.02

en Operación 371.49 1.74 12.49 1.39 12.14405.26 1.90 12.65 1.52 12.27

Hf (mca) Hf (mca)

0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 350.00 400.00 450.009.50

10.00

10.50

11.00

11.50

12.00

12.50

13.00

Curva del Sistema

Tubería Usada

Tubería Nueva

Gasto (l/s)

Car

ga

(mca

)


Anexo 5 B


5B-10


Pb+hs-(Vp+hf)Donde:

759.10 mm Hg = 33.64 ft


26.78 ft8.16 m





NPSHD =


Anexo 5 B


5B-11



9927

1.20E-03


Succión Descarga C. Succión C. DescargaFlujo (Q) lps 17.00 l/s 17.00 l/s 17.00 l/s 17.00 l/sLongitud (L) m 26.00 10.00 1.00 3.00Diámetro pulg 8 6 4 3Rugosidad (e) mm 0.05 0.05 0.05 0.05Diámetro Interno (D) mm 202 154 102 78Velocidad (V) m/s 0.52 0.93 2.10 3.73No. de Reynolds (Re) 8.82E+01 1.20E+02 1.78E+02 2.42E+02

LAMINAR LAMINAR LAMINAR LAMINAR

e/D (rugosidad relativa) 2.48E-04 3.25E-04 4.90E-04 6.41E-04Factor de friccion ( f ) 0.1803 0.1541 0.1270 0.1104

0.2253 0.1927 0.1588 0.1381Pérdida de carga (mca) en tubo nuevo 0.32500 0.44301 0.2790 3.0086Pérdida de carga (mca) en tubo usado 0.406 0.554 0.349 3.761


K Succión Descarga Conducción ConducciónCodo de 90º 0.2 5 4 2Codo de 45º 0.2 1Valvula de retención 2.5 1Valvula de compuerta 0.2 1 1 1Valvula de mariposa 0.1Reducción 0.16 1 1 1 1Inserción 0.55Retorno de 180° 2.2





Anexo 5 B


5B-12


Número de Reynolds





5.070 mca

2.436 mca


0.03 mca

H= 7.54 mca



1.27 KW1.71 HP





0.909


de donde la potencia inmediata superior comercial del motor es de: xx










hK V

aa2g

2

fe

D

e

D

1

23 71

5 02

3 71

14 52

l og.

.

R el og

.

.

R e

hfLV

gcD

2

2

Re VD

v

W HP=QH γ1000


W m=W b

ηm


Anexo 5 B


5B-13



Anexo 5 B


5B-14


Pb+hs-(Vp+hf)Donde:

759.10 mm Hg = 33.86 ftH2O


25.804 ft7.87 m





NPSHD =


Anexo 5 B


5B-15

Análisis de Velocidades en Ductos de Circulares

Propuesta de Diámetros de Tuberias Propuesta de Diámetros de Tuberias

Flujo Diametros (pulgadas) Flujo Diametros (pulgadas)

lps Calculado Propuesto lps Calculado Propuesto

135.1 13.4 14 156.4 14.4 14

270.2 18.9 20 297.9 19.8 20

405.3 23.2 24 416.0 23.5 24

266.7 18.8 18 409.5 23.3 24

533.3 26.6 30 664.3 29.6 30

800.0 32.5 30 819.7 32.9 30

Matriz de Velocidades en Tuberías de Diferentes Diámetros (m/s)

Flujo Diametro, (pulgadas)

(lps) 42 30 24 20 18 16 14 12

135.09 0.15 0.30 0.46 0.67 0.82 1.04 1.36 1.85

270.18 0.30 0.59 0.93 1.33 1.65 2.08 2.72 3.70

405.26 0.45 0.89 1.39 2.00 2.47 3.12 4.08 5.55

266.67 0.30 0.58 0.91 1.32 1.62 2.06 2.69 3.65

533.33 0.60 1.17 1.83 2.63 3.25 4.11 5.37 7.31

800.00 0.90 1.75 2.74 3.95 4.87 6.17 8.06 10.96

156.40 0.17 0.34 0.54 0.77 0.95 1.21 1.57 2.14

297.90 0.33 0.65 1.02 1.47 1.81 2.30 3.00 4.08

416.00 0.47 0.91 1.43 2.05 2.53 3.21 4.19 5.70

409.50 0.46 0.90 1.40 2.02 2.49 3.16 4.12 5.61

664.30 0.74 1.46 2.28 3.28 4.05 5.12 6.69 9.10

819.70 0.92 1.80 2.81 4.04 4.99 6.32 8.25 11.23


Anexo 5 B


5B-16



9927

1.20E-03


Succión C. SucciónFlujo (Q) lps 17.00 l/s 17.00 l/sLongitud (L) m 26.00 1.00Diámetro pulg 8 4Rugosidad (e) mm 0.05 0.05Diámetro Interno (D) mm 202 102Velocidad (V) m/s 0.52 2.10No. de Reynolds (Re) 8.82E+01 1.78E+02

LAMINAR LAMINAR

e/D (rugosidad relativa) 2.48E-04 4.90E-04Factor de friccion ( f ) 0.1803 0.1270

0.2253 0.1588Pérdida de carga (mca) en tubo nuevo 0.32500 0.2790Pérdida de carga (mca) en tubo usado 0.406 0.349


K Succión C. SucciónCodo de 90º 0.2 5Codo de 45º 0.2 1Valvula de retención 2.5Valvula de compuerta 0.2 1 1Valvula de mariposa 0.1Reducción 0.16 1 1Inserción 0.55Retorno de 180° 2.2

Suma de K's 1.56 0.36Pérdida de carga (mca) 0.0217 0.0801




Anexo 5 B


5B-17


Número de Reynolds





0.755 mca

0.102 mca


-0.97 mca

H= -0.11 mca



-.02 KW-.03 HP



0.680Substituyendo los valores correspondientes obtenemos : -.03 KWpor tanto la potencia requerida por cada bomba sera de: -.04 HP


0.909

Substituyendo los valores se obtiene la potencia de bombeo requerida por motor : -.03 KW-.04 HP

de donde la potencia inmediata superior comercial del motor es de: xx










hK V

aa2g

2

fe

D

e

D

1

23 71

5 02

3 71

14 52

l og.

.

R el og

.

.

R e

hfLV

gcD

2

2

Re VD

v

W HP=QH γ1000


W m=W b

ηm


Anexo 5 B


5B-18



Anexo 5 B


5B-19


Pb+hs-(Vp+hf)Donde:

759.10 mm Hg = 33.86 ftH2O


25.804 ft7.87 m





NPSHD =

seleccion de bombas v.1

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