LINEA DE CONDUCCION POR BOMBEO

 

LINEA DE CONDUCCION POR BOMBEO 

Determinar el diámetro económico de una línea de conducción por bombeo que va a llevar un gasto de 100 lps a traves de 250 m de longitud.

n=0.010, espesor 2.85 cm, Et = 328 000 kg/cm2 , k=20.670 kg/cm²

SOLUCION :

1. Determinaión del diámetro :

Vamos a suponer una velocidad V= 1.2 m/s ( para agua potable se usa con frecuencia velocidad entre 0.8 m/s – 1.5 m/s).

Q=V x A
A= Q/V = 0.100/1.2 = 0.0833 m²
pero
 A= 0.7853 D²
Por lo tanto :     D= (0.0833/0.7853)^1/2
D= 0.326 m = 12 ½ pulg

Elegimos un diámetro comercial 300 mm (12 pulg), además vamos a elegir el diámetro comercial inmediato mayor 350 mm (14 pulg)  y el diámetro comercial inmediato menor 250mm (10 pulg)

a) Análisis del diametro de 250 mm (10 pulg)

La pérdida por fricción se determina por la formula Hf= k x L x Q²

K= 10.3n² /d^16/3 ​

donde:

n = coeficiente (𝑛=0.010), d = diámetro en metros.

D = 250 mm (10 pulg)

Reemplazando en la fórmula : K= 10.3n² /d^16/3   ​

K= 10.3x 0.010² /0.254^16/3

K= 1.54 ​

Hf = k x L x Q²

Hf = 1.54 x 2500 x 0.10²

Hf = 38.50 m

Pérdidas menores = 5% Hf = (38.50)0.05= 1.93 m

Pérdidas total de carga = Hf + 5% HF = 38.50 + 1.93 = 40.43 m

Carga total de bombeo :

Ht = Desnivel topográfico + N. dinámico + N.estático + pérdida total de cargas de fricción y menores

Ht = Dt + Prof.N.D + N.estático + pérdida total de carga.

Ht = (540 – 490) + 4.8 +3+40.43 = 98.23 m

Cálculo de la potencia requerida para el equipo de bombeo:

Pot = ϒQHt / 76  donde n= 90%

Pot = 1000(0.10)(98.23) / (76 x 0.90) = 143.61 HP

Vamos a convertir HP a KW y energía anual

1HP = 0.7457 KW

Por lo tanto la potencia electrica necesaria (kw) :

Pelec​=143.61×0.7457 kW​ /HP =107.13 kW (aprox.).

El consumo de energía electrica por año será:

Horas por año =8760

E=107.13 kW x 8760 H =938108.13 kw-H

Elección de la clase de tubería a ocupar :

donde :

V = velocidad del agua en la tubería (m/s).

Ka= módulo de compresibilidad del agua (kg/cm²).

D = diámetro interno de la tubería ( en cm: para 10" D=25.4 cm).

Et= módulo de elasticidad del material de la tubería (kg/cm²).

e = espesor de la pared (cm).

-Cálculo de la velocidad :

V = Q / A = 0.10 / (0.785 x 0.254²)= 1.97 m/s

Reemplazando:

                                                Hi = 228.57 m

De esta sobrepresión el 80% del golpe de ariete es absorbido por las valculas y el 20 % por la tubería.

-Sobrepresión absorvida por la tubería:

Hs​ = 0.20×Hi

Hs​ = 0.20×228.57

Hs = 45.70 m

Carga total en el momento del golpe de ariete (Dt)

Dt = Htopo​ + pérdida total fricción + menores + Hs​.

reemplazando valores :

Dt = 50 + 40.43 + 45.70 = 136.13 m.

Carga normal de trabajo de la tubería :

1 m de agua≈0.10033 kgf/cm2.

Por tanto:

136.13 m×0.10033 = 13.66 kgf/cm2

Elección de la clase de tubería

​Con la carga de trabajo de 136.13 m (13.6 kg/cm²) se busca una tubería cuya presión de servicio sea mayor que ese valor para que sea segura frente al golpe.

Usar tubería de asbesto-cemento clase A-14, porque dicha clase tiene una carga de trabajo (según la tabla de clases del fabricante/estándar) de 140 m (o capacidad equivalente) y 140 m es mayor que 136.13 m, por lo tanto es suficiente para soportar la carga en ese caso.

Se escogio la clase de tubería cuya presión nominal (o carga admisible) es un poco superior a la presión máxima prevista incluyendo el golpe de ariete. Esa comprobación es esencial: la tubería debe soportar no sólo la presión de trabajo normal sino también los picos transitorios.