Mecnica de Fluidos IIESTACIN DE BOMBEOEstudiantes de Ingeniera Mecnica

NDICEResumen Ejecutivo21. Descripcin del Problema32. Objetivos33. Metodologa utilizada para la solucin del problema4Tablas de Accesorios del sistema4Suposiciones5Tabla de prdidas k de los accesorios6Prdidas en Tuberas (f)7Ecuacin del Sistema84. Resultados9Curva de la Bomba10Clculo de la Potencia en el punto de Operacin para una bomba12Clculo de la Potencia para sistema en Paralelo13Clculo de la Eficiencia en el punto de Operacin para una bomba13Clculo de la Eficiencia para sistema en Paralelo14Clculo de la Velocidad Especfica14Clculo del NPSH disponible (Cavitacin)15Anlisis de la Velocidad165. Anlisis de Resultados176. Conclusiones187. Referencias bibliogrficas198. Anexos 20Ecuacin de la energa20Tabla de Datos para las grficas22 Cavitacin25Planos26

RESUMEN EJECUTIVOEl proyecto se basa en la realizacin de un sistema de bombeo, para transportar aguas residuales desde la estacin de bombeo Guayacanes, ubicada en la calle principal al Norte de la ciudad de Guayaquil hasta un sistema de lagunas de oxidacin para su respectivo tratamiento. Se trata de satisfacer el caudal que se muestra ms adelante, para el ao 2013 y 2028.Como parte principal de este proyecto, lo que se requiere es analizar el sistema para as poder hacer una buena seleccin de las bombas segn como se requiera para cada caudal. Tendremos que analizar si para el ao 2013 al 2028 se seguir utilizando la misma bomba o habr que colocar otra ms, y si este es de la misma capacidad del anterior.Los caudales ya estn dados para los aos especificados, por lo cual se proceder hacer es plantear la ecuacin de la energa para poder obtener el cabezal del sistema para el ao 2013. El sistema empleado consta de accesorios como codos, juntas, codo Tee, vlvulas entre otros, y contando las tuberas empleadas que ocasionan grandes prdidas entre la succin y descarga.Una vez analizado el sistema, se proceder a la eleccin de la bomba para el primer ao; con este valor del cabezal nos vamos a las grficas que muestra la gua de bombas Flygt la cual es exclusiva para bombas sumergibles. La gua muestra una serie establecida que es C3000 y tenemos que buscar una que est en entre esta serie. Una vez seleccionada la bomba para este caso, analizamos para el ao 2028; y veremos si es necesario colocar otra bomba lo cual es lo ms probable, y esto se tratar como bombas en paralelo para poder succionar el caudal deseado.Una vez escogida la bomba, vemos la velocidad de rotacin y podemos obtener la velocidad especfica para seleccionar el tipo de bomba a utilizar. Y luego se analizar si la bomba cavitar o no.

1. DESCRIPCIN DEL PROBLEMA

El problema consiste en que se quiere enviar aguas residuales desde un pozo hmedo ubicado en Guayacanes. Para ello, se ha decidido construir una estacin de bombeo. El fluido a trabajar es agua servida, el cual contiene partculas en suspensin; pero no se va incluir este anlisis, se lo va a tratar como 99% Agua y 1% slido. Las aguas residuales sern vaciadas a una laguna como se muestra en la grfica.Se desea seleccionar adecuadamente la bomba para poder vencer las prdidas por friccin y de cabezal esttico producido en todo el sistema hidrulico.La estacin Guayacanes deber receptar las aguas residuales del pozo hmedo para cualquiera de las condiciones de bombeo.Para la seleccin del sistema de bombeo, para el 2028 se requerir de un arreglo de dos bombas iguales en paralelo para que pueda responder a los requerimientos de caudal 400 Lt/s. Adicionalmente se deber instalar una tercera bomba como stand-by.

2. OBJETIVOS Seleccionar un sistema de bombeo, con dos bombas iguales sumergibles de tal manera que pueda satisfacer la demanda de caudal para el ao 2028. Seleccionar la bomba que operar para en el 2013, y este ser como referencia para poder instalar el sistema en paralelo. Determinar caudal, cabezal, potencia al eje y eficiencia del punto de operacin para una bomba y para las dos bombas trabajando en paralelo. Especificar tambin el dimetro del impeller y a qu velocidad de rotacin operara las bombas. Determinar el tipo de bomba rotodinmica que se va a utilizar. Determinar si habr cavitacin en las bombas.

3. METODOLOGA UTILIZADA PARA LA SOLUCIN DEL PROBLEMAPara la seleccin de la bomba necesitamos partir de datos conocidos, las cuales se presentan a continuacin en las tablas:Capacidad estimada (Tomada de un anlisis Demogrfico)Tabla 1Ao20132028

Poblacin Servida, Habitantes1800032000

Caudal Estimado (Lt/s)220400

*1 m3= 1000 Lt.Longitud de la lnea de ImpulsinTabla 2Longitud de la lnea de Impulsin (m)

Estacin de BombeoHacia tanque de descargaTotal

10890900

Material: Hierro FundidoAccesorios utilizadosTabla 3Accesorios utilizados en las tuberas

AccesoriosCantidad

Codo (90)3

Juntas soldadas (tramos)18

Tabla 4Accesorios utilizados en la lnea de descarga

AccesoriosCantidad

Codo (90)3

Vlvula de Compuerta2

Vlvula de Retencin2

Codo Doblez1

T1

Longitud y dimetro de tubera a lo largo de todo el sistema hidrulicoTabla 5Dimetro y Longitud

Succin1210

Descarga24900

Teniendo todos estos parmetros en cuento, se puede tener un esquema del sistema hidrulico y conocer cmo van colocados los accesorios. Eso se muestra en Anexos.Para facilitar el anlisis del problema, es importante mencionar las suposiciones que se van a tener en cuenta:Tabla 6Suposiciones

1Flujo Incompresible

2Flujo Adiabtico

3Fluido: Agua Servida

4Codo 90 suave

5T flujo lateral

6Vlvula de Compuerta Abierta

7Vlvula de Retencin Abierta

8Entrada y salida (Presin atmosfrica)

9Reservorio a la entrada V=0 m/s

Una vez planteada las suposiciones, se proceder hacer un anlisis con la ecuacin de la energa:

Todos los valores de las prdidas fueron tomados de la gua CAMERON, en esta gua muestra con mayor precisin los valores K de cada accesorio correspondiente a cada tramo y dimetro.

Tablas de accesorios con sus prdidasPara una sola bomba (Estacin)Tabla 7AccesoriosPerdidasCantidadValor K

Codo 900,1910,19

Vlvula de retencin2,012,0

Vlvula de compuerta0,1010,10

Total2,29

Tubera de 24Tabla 8AccesoriosPerdidasCantidadValor K

Codo 900,1930,57

Junta soldada0,16182,88

Codo Doblez0,1710,17

Total3,62

Para 2 bombas en paralelo (Estacin)Tabla 9AccesoriosPerdidasCantidadValor K

Codo 900,1920,38

Vlvula de compuerta y de retencin2,0 - 0,102 c/u4,20

T0,4910,49

Total5,07

Prdidas en TuberasPara las perdidas en tuberas en cada uno de los tramos, usamos las siguientes ecuaciones.

Para poder obtener el valor de f, se lo aproxim por medio de un programa de Matlab el cual utiliz un mtodo numrico de Newton.Instrumentacin computacional del mtodo de Newtonfunction [u,k]=newton(f,v,u,e,m)t=u;for k=1:mu=u-subs(f,v,u)/subs(diff(f,v),v,u);if abs(t-u)