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7/25/2019 Proyecto-de-FLUIDOS-2 (1).docx

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Resumen ejecutivo

El proyecto de Mecnica de Fluidos II consisti en seleccionar bombas rotodinmicas,

las cuales permitirn extraer combustible desde los tanques de los barcos hasta un tanquede almacenamiento con un diseo ya establecido de sistemas de tuberas y localizacin

de tanques y barco dadas.

ara hacer la seleccin de las bombas, se hizo un anlisis del sistema, se calcularon las

p!rdidas de ener"a por #riccin, con las ecuaciones aprendidas en la presente materia,

aparte sus puntos de operacin y #uncionamiento para las condiciones mximas y

mnimas requeridas. Este procedimiento #acilit la cur$a del sistema que #ue empleada

para proceder a la seleccin de la bomba para el requerimiento mnimo, y de una

se"unda bomba para el requerimiento mximo.

%e emple el so#t&are de 'oulds umps para la seleccin de las di#erentes tipos de

bombas que presenta este #abricante, considerando todos los datos de entrada que el

mismo requiere para mostrar el listado de los modelos de bombas que cumplen con las

caractersticas deseadas.

El (%) que se obtu$o para la bomba seleccionada en condiciones mnimas es de *+.-

m. a e#iciencia de la bomba es de un /0 y la potencia del e1e calculada nos dio como

resultado un +20. a potencia que consume las bombas en paralelo al transportar el

diesel di dio un $alor de +2.3 hp.

4abe recalcar que para este problema se especi#ic que el sistema de bombeo la #ormen

dos bombas id!nticas en paralelo que cumplan con los requerimientos del sistema.

Descripcin del Problema

En un terminal martimo se desea realizar la recepcin de un combustible desde buques5

tanques 6789: acoderados mar adentro. ara aquello, se ha decidido construir una

estacin de bombeo de apoyo, tipo b;ster que #uncione en serie con las bombas del 789.

El combustible a ser bombeado es deri$ado del petrleo, bsicamente di!sel y "asolina

extra. Este combustible #inalmente ser almacenado en un tanque ubicado en el terminal

martimo tal como se muestra en la #i"ura < *.

En la #i"ura < *, se puede obser$ar un esquema de un 789 que in"resa a descar"ar

combustible en un 9erminal mar adentro, donde la presin de despacho de las bombas

del 789 no es su#iciente para $encer las p!rdidas por #riccin y de cabezal esttico


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producidas a lo lar"o de todo el sistema hidrulico. or lo tanto, es indispensable

implementar un sistema de bombeo b;ster para que la descar"a del combustible lle"ue

hasta los tanques ubicados en tierra donde se $a a realizar su almacenamiento. a

estacin b;ster debe "arantizar la recepcin del producto en cualquiera de las

condiciones de bombeo que se presenten en el 9erminal, a la presin y al caudal con lascuales cada uno de los 789 in"resen al 9erminal para la descar"a del producto.

ara la seleccin del sistema de bombeo tipo b;ster en esta aplicacin, se requiere de un

arre"lo de dos bombas i"uales en paralelo para que pueda responder a los requerimientos

de presin y caudal que se presenten en el 9erminal. =dicionalmente, se deber instalar

una tercera bomba como stand5by, para que sea como auxiliar para un momento en que

las dos bombas anteriores de1en de #uncionar y esta pueda reemplazar una de las dos.

El #abricante de bombas, debe cumplir con la norma =I estndar >*3, en el modelo de

bomba que se seleccione. %eleccione una bomba de la serie 2/33 que tiene una cobertura

hidrulica, mostrada al #inal de este documento.

Fig 1.Esquema de una operacion de descar"a. =: ?ista %uperior. 7: ?ista Frontal


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Objetivos del Proyecto

=plicar los conocimientos de la materia para resol$er un requerimiento de la $ida

real.

4alcular las p!rdidas del sistema y analizar cul es la me1or seleccin de labomba.

Encontrar los puntos de operacin del sistema para las bombas en paralelo.

@eterminar la $elocidad de las bombas y si presentan ca$itacion.

@eterminar la e#iciencia de las bombas traba1ando en paralelo.

Metodologa del Problema

ara resol$er el problema, primero se tena que hallar una bomba de la serie 2/33 dada

por el #abricante 'ould umps, tal que la misma satis#a"a el requerimiento de que el

#luido 6di!sel: sea transportado desde la descar"a de los 6789: hasta los tanques de

almacenamiento en tierra con todas las condiciones mnimas dadas. Esta bomba a

seleccionar deba lo"rar esto, en lo posible, en su punto de mxima e#iciencia o muy

cercano a !ste. 9ambi!n haba que calcular el (%) disponible para as ase"urar que

esta bomba no presente ca$itacin.

ue"o, se deba seleccionar otra bomba conectada en paralelo, para que en con1unto,

puedan satis#acer las condiciones mximas dadas por el problema. re#eriblemente, se

tena que tratar que las - bombas sean i"uales y que cumplan con todas las

caractersticas antes mencionadas. Es decir, el con1unto de bombas en paralelo deba ser

capaz de transportar el caudal mximo o un caudal mayor de una manera e#iciente y no

presentar ca$itacin.

9odo esto se lo"r aplicando los conocimientos aprendidos en la catedra de Mecnica de

Fluidos I y II, partiendo de un balance de Ener"a desde el punto de descar"a de la

bomba en los 789 hasta la altura mxima del #luido en los tanques de almacenamiento.

ara calcular el (%) disponible, se realiz un balance de Ener"a entre el punto de

descar"a de la bomba en los 789 y un punto antes de la entrada en la succin de la

bomba la estacin 7uster. ara realizar todos estos clculos, se tena que tener bien

detallado todos los parmetros que in#luyen en la ecuacin de la Ener"a, tales como

perdidas por #riccin y accesorios, $ariacin de cabezal esttico, cin!tico y de presin

para condiciones mximas y mnimas.


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Datos y Resultados

T!" 1

#n$ormacin de los !%T &ue ingresar'n a descargar el combustible al Terminal

(ondiciones

e)tremas de

Tiempo de

bombeo*

(apacidad*

!arriles,

Presin de

descarga de la bomba en el

tan&uero*

Mxima A3 --A333 >++.AMnima A3 *33333 2.-

B * barril C - "alones

T!"

"ongitud de la lnea de succin/ entre !%T y estacin de bombeo b0ster

Recorrido de la "nea de uccin* metrosMan uera Tubera ubmarina Tubera en Tierra Total

23 *>33 A3 *>+3

T!" 2

ccesorios utili3ados en la lnea de succin

ccesorios (antidad

4odo D3 -4odo A -

?l$ula de com uerta 29G *

T!" 4

(ada de presin en $iltro ubicado en la lnea de succin

(ondicin

(ada de presin en 5&uipos* -Pa

Filtro 6arios

Mnima -.* 3

Mxima -*.- 3


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T!" 7

ccesorios utili3ados en el tramo 1 de la lnea de descarga o impulsin

ccesorios (antidad

4odo D3 2?l$ula de retencin *?l$ula de com uerta *

T!" 8

ccesorios utili3ados en el tramo de la lnea de descarga o impulsin.

ccesorios (antidad

4odo D3 -

4odo A -

?l$ula de compuerta 2

9G *

T!" 9

#n$ormacin de la longitud y di'metro de tubera del sistema

eccin

Di'metro

nominal

: pulgadas ;"ongitud, :m;

%uccin 1 *>+3

@escar"a,tramo * 1< -3

@escar"a,

tramo - 14 -A3

B a tubera es de acero c!dula 3.

Ubicacin de la estacin de bombeo tipo bster: *A metros sobre el ni$el delmar.


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Ubicacin de los tanques de almacenamiento de combustible en tierra: A3 metros

sobre el ni$el del mar.

Altura de los tanques de almacenamiento: *> metros

Tabla =

(oe$icientes de perdidas > para varios accesorios

Resultados

Qmax=0.1985m

3

seg

Qmin=0.08m3/seg

= manera de e1emplo, se calcula el #actor de #riccin en la tubera de succinH

=4Q

1

D1

= 4 (0.0883)(860)

3.7x 103120.0254

=85733.9

=85733.9

D=0.00015

12/12 =1.5x104


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@el dia"rama de MoodyH

f=0.0193

h f= fL

1

D1

5

8Q2

2

g

h f=0.0193 1680

(120.0254)58(0.0883)2

29.81

h f=7.94mt

En los tramos de tubera se tienen los si"uientes $alores de p!rdidas por #riccin debido

al #lu1o en tuberas

Tubera Re RugosidadRelativa

f hf

Lnea deSuccin

8.6x10E5

1.5x10E-4 0.0193 7.94

Descarga:Tramo 1

1.03x105

1.8x10E-4 0.0188 0.229

Descarga:Tramo 2

7.3x10E4

1.29E-4 0.0198 0.561

hf(total)

8.57

%e tiene entonces el cabezal total que debe proporcionar la bombaH

Hsist=3442008609.81

+66+ 80.08832

29.810.02544 [( 1.72124 + 2.77104+ 1.72144 ) 1124 ]+8.57+ 21008609.81

Hsist=33.5m109.88 ft

Hsist=25.64+1228.42Qmin2 [ m ]

Hsist=84.1+1.59x105Qmin

2 [ ft]

Para el Qmax /


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En las condiciones mximas, hallamos los #actores de #riccin en las tuberasH

=4Q

1

D1

= 4 (0.1987)(860)

3.7x 103120.0254

=1.93x 10E5

D=

0.00015

12/12=1.5x104

@el @ia"rama de Moody obtenemosH

f=0.0169

h f= fL

1

D1

5

8Q2

2g

h f=0.0169 1680

(120.0254)58(0.1987)2

29.81

h f=35.21m

En los tramos de tubera se tienen los si"uientes $alores de p!rdidas por #riccinH

Tubera Re RugosidadRelativa

f hf

Lnea deSuccin

1.93x10E5

1.5x10E-4 0.0169 35.21

Descarga:Tramo 1

2.32x10E5

1.8x10E-4 0.0166 1.024

Descarga:Tramo 2

1.65x10E4

1.29E-4 0.0171 2.453

hf(total)

38.69

%e tiene entonces el cabezal total que debe proporcionar la bombaH

Hsist=6885008609.81

+66+ 80.19872

29.810.02544 [( 1.72124 + 2.77104+ 1.72144 ) 1124 ]+38.69+ 212008609.81

Hsist=31.06m101.88 ft


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Hsist=12.72+1108.1Qmax2[m ]

Hsist=41.72+1449x105

Qmax2 [ ft]

En la si"uiente tabla se presenta los $alores del cabezal para di#erentes caudales para

condiciones mnimas.

(g!m)" sistema (condiciones

minimas)(ft)

0 84,1

250 85,09375

500 88,075

1000 100

1500 119,8752000 147,7

2500 183,475

3000 227,2

3500 278,875

ara la si"uiente tabla se presenta los $alores del cabezal para di#erentes caudales para

condiciones mximas.

"sistema (condiciones

ma#imas)(ft)

0 -41,72

250 -40,814375

500 -38,0975

1000 -27,23

1500 -9,1175

2000 16,24

2500 48,8425

3000 88,69

3500 135,7825


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%e presentan los caudales y cabezales para una bomba y para las bombas en paraleloH

?na bomba en $uncionamiento

(g!m) " bomba(ft)

0 192

250 189,91875

500 183,675

1000 158,7

1480 119,05968

1500 117,075

2000 58,8

2500 -16,125

3000 -107,7

3200 -148,992

3500 -215,925

bombas en paralelo

(g!m) " bomba(ft)

0 192

250 191,4796875

500 189,91875

1000 183,675

1480 173,764921500 173,26875

2000 158,7

2500 139,96875

3000 117,075

3200 106,752

3500 90,01875


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En la si"uiente "ra#ica se presenta la "r#ica de interseccin de la cur$a de la bomba y

del sistema.

0 1000 2000 3000 4000

-250

-200

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

250

106.75119.06 Curva del sistema en

condiciones minimas

Curva del sistema en

condiciones maximas

ol!nomial "Curva del

sistema en condiciones

maximas#

Curva de la $om$a

seleccionada

ol!nomial "Curva de la

$om$a seleccionada#

Curva de las $om$as en

%aralelo

(g!m)

"(ft)

NPSHdisp Para la bomba seleccionada @condiciones mnimasA

NPSHreq=P2

g+V2

2

2gPv

g

P1

g+

V12

2 g+Z

1=

P2

g+

V22

2g+Z

2+(hf+Pg)

emplazandoH

P1

g+

V12

2 g+Z1=NPSH+

Pv

g+Z2+(h f+

P

g)


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NPSHdisp=P1P v

g +

V12

2 g+( Z1Z2 )(hf+Pming )

NPSHdisp=344200300

865(9.8)

+ [0.082(9.58)]15(6.96+0.25)

NPSHdisp=18.42 [m ] 60.42[ ft]

(urva del sistema en condiciones minimas/

Hsist=84.1+1.59x105Qmin

2 [ ft]

(urva del sistema en condiciones ma)imas/

Hsist=41.72+1449x105

Qmax2 [ ft]

5cuacin de la bomba seleccionada/

H=1923,33x 105Q2 [ ft]

5cuacin del sistema de bombas en paralelo/

H=1928,33x 106Q2 [ ft]

#nterseccin de la curva del sistema en condiciones minimas con la ecuacin de la

bomba seleccionada/

4oordenadaH 6**+.D2 #t, *+3 "pm:

#nterseccin de la curva del sistema en condiciones ma)imas con la ecuacin del

sistema de bombas en paralelo/

4oordenadaH 6*3>./> #t, 2-33 "pm:

!OM! 5"5((#OBD/

Potencia al eje/ +)

5$icienciaH /0

(abe3al neto/ **D#t

(audal/ *+3 "pm

!ombas en paralelo/

Potencia al eje :agua;/ +J+C D> )

=plicando el concepto de coe#iciente adimensional de otencia a nuestro sistema de

bombas en paralelo, se tiene queH


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P1

1N

1

3D

1

5=

P2

2N

2

3D

2

5

4omo no se altera ni el dimetro ni las re$oluciones, tenemos queH

P2=

2

1 P1

P2=

865

1000(96)

P2=83,04HP

@onde P2 es la potencia consumida por las bombas en paralelo cuando se utiliza

@iesel.

5$iciencia del sistema de bombas en paralelo

a e#iciencia de un sistema de bombas en paralelo queda de#inida utilizando el conceptobsico de e#icienciaH

=g QPara!e!"Hpara!e!"

P2

@onde P2 es la potencia en el e1e pre$iamente calculada utilizando el coe#iciente

adimensional de otencia.

=(865#gm39,8

m

seg2 )(0,19 m

3

seg)(32,45m)

62700$

= +20

NPSHdisp Para las bombas :condiciones m')imas;

NPSHreq=P2

g+V2

2

2gPv

g

P1

g+V

1

2

2 g+Z1=P

2

g+V

2

2

2g+Z2+(hf+Pg)

emplazandoH

P1

g+

V12

2 g+Z

1=NPSH+

Pv

g+Z

2+(h f+Pg)

NPSHdisp=P1P v

g +

V12

2 g+( Z1Z2 )(hf+Pming )

NPSHdisp=688500300865(9.8)

+[0.192(9.58)]15(40.12+0.25 )


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NPSHdisp=26.13 [ m ] 85.71[ ft]

n'lisis de resultados

4on los resultados obtenidos, se puede a#irmar que la bomba seleccionada no

presentar ca$itacin debido a que en el caudal que $a a traba1ar, el (%)

requerido es mucho menor que el (%) disponible.

(uestra seleccin de nuestra bomba como la seleccin en paralelo se considera

muy e#iciente porque no presentara ni ca$itacin. =parte el #luido $a a ser

transportado de una manera ms rpida de la que se plante en el problema ya

que el tiempo de descar"a disminuye unas horas.

El $alor de la e#iciencia del sistema de bombas en paralelo aumento ms que el

$alor de la e#iciencia cuando es una sola bomba, porque se hizo se aplic los

conceptos de coe#icientes adimensional de potencia y como se estaba bombeando

un #luido que es menos denso que el a"ua, se requiri una potencia menor al

#reno.

ara el caso de una #alla o mantenimiento de una de las bombas se tiene que

debera estar una bomba i"ual a las anteriores para que as no a#ecte el

desempeo ni el traba1o de transportar el di!sel y se ase"ura las misma

condiciones de operacin y por tanto las e#iciencias.

(onclusiones

%e cumpli con los ob1eti$os propuestos en el proyecto, ya que se seleccionaron

dos bombas que indi$idualmente y en con1unto son e#icientes en los puntos de

operacin.

%e seleccionaron bombas que traba1ando solas o en paralelo no presentan

ca$itacin por lo tanto se realiz una buena seleccin.


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Estas bombas no tendrn problema en transportar di!sel ni "asolina a tiempo

porque que al traba1ar con di!sel, el cual es un #luido ms denso que la "asolina,

se ase"ura que si se presenta el caso de transportar "asolina lo $a a ser incluso

ms rpido.

!ibliogra$a

K httpH88editorial.dca.ulp"c.es8ser$icios8accesorios 8--8s--.htm

K Mecnica de Fluidos, FranL hite Edicion N -33 N

K httpsH88&&&."ouldspumps.com8)ome8

K %o#t&are %%, 'ould umps


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ne)os

a si"uiente "ra#ica es la que el so#t&are proporcion y con esta comprobamos la

seleccin de las bombas que se hizo pre$iamente.

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