Anpa Stork

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Boletin 9912 (ANPA) Rev. 0 11/07/03

BOLETINES TCNICOS STORK MSW

9 Clculo del ANPA

STORK MSW S.A.Fbrica y Departamento de Ventas

Avda. Ader N 3707(1605) Carapachay Buenos Aires Argentina

Tel. 0054 11 4735 4301Fax. 0054 11 4763 3490

E-mail Ingeniera: [email protected]: www.storkmsw.com.ar

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BOMBAS ALTERNATIVAS STORK CLCULO DEL ANPA

1 - Generalidades.2 - Comportamiento hidrulico de la bomba alternativa.3 - Semiciclo de aspiracin.4 - Clculo de las presiones.5 - Diseo de la lnea de succin.6 - Tubera de descarga.- Consideraciones para su diseo.7 - Ejemplo.8 - Anexos.

1 - Generalidades:

Las bombas alternativas son del tipo de desplazamiento positivo, y en consecuencia se mantieneconstante el caudal bombeado cualquiera sea la contrapresin de descarga, a condicin de mantenerfijo el nmero de revoluciones por minuto, y que dicha contrapresin sea compatible con el diseo de labomba.

Las bombas STORK constan bsicamente de un conjunto o cuerpo mecnico, que recibe en su eje deentrada el movimiento del motor de accionamiento por medio de poleas y correas en V, y de unconjunto hidrulico que con sus cilindros, pistones alternativos y vlvulas de succin y descarga efectael trabajo de bombeo.

El movimiento rotativo del eje de entrada del cuerpo mecnico se transforma a travs de un engranajecon dos muones excntricos y sus correspondientes bielas en un accionamiento alternativo que estransmitido a vstagos y pistones.

Todas las piezas mviles del cuerpo mecnico son lubricadas por salpicado, es decir sin bomba delubricacin a presin, eliminndose el riesgo de orificios de lubricacin que puedan taparse o vlvulasreguladoras que puedan trabarse o averiarse.

Esta combinacin de bajo rgimen de vueltas con lubricacin por salpicado junto con bielas con bujesde bronce que trabajan con baja presin especfica le confieren a la mquina una gran confiabilidad yduracin.

El accionamiento de las bombas puede ser por medio de motor elctrico o de combustin interna,operando a un rgimen de vueltas muy bajo.

La velocidad mnima de operacin queda limitada por la necesidad de mantener una buena lubricacinpor salpicado y la correspondiente pelcula de lubricante en los cojinetes de bronce de las bielas. Estavelocidad mnima es de 40 emboladas por minuto (epm).

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2 - Comportamiento hidrulico de la bomba alternativa

El pistn tiene un movimiento alternativo y desde el punto de vista cinemtico sigue las leyes delmecanismo biela - manivela, con velocidad y aceleracin variables a lo largo de la carrera.

La velocidad instantnea es cero en los puntos muertos siendo mxima a la mitad de la carrera,siguiendo una ley senoidal a lo largo de la misma. La aceleracin es mxima en los puntos muertos ycero a mitad de la carrera.

Al seguir la velocidad del pistn una funcin senoidal a lo largo de la carrera, lo mismo ocurre con elcaudal pues el rea del cilindro es constante. Como la contrapresin en la tubera de descarga esfuncin del caudal, ella tambin sigue una ley senoidal, por lo que en definitiva la velocidad, caudal ypresin son pulsantes.

El razonamiento vale para un solo cilindro de simple efecto. En bombas dplex de doble efecto estefenmeno es amortiguado por la superposicin de las ondas senoidales desfasadas entre s, pero detodos modos mantienen un carcter pulsante.

Para que estas pulsaciones no se traduzcan en golpes hidrulicos severos y cavitacin, la condicinesencial es que el frente de la masa fluida que ingresa al cilindro no se separe de la cara frontal delpistn, cosa que puede ocurrir por alguno de los siguientes motivos:

- Inercia del fluido: que debe acelerarse cuando menos igual que el pistn,

- Vaporizacin: cuando la presin en la succin de la bomba es menor que la tensin del vapordel fluido (o del agua contenida en el mismo, la que sea mayor) a la temperatura de trabajo.

3 - Semiciclo de aspiracin:

Se deben estudiar las presiones durante la aspiracin a fin de asegurar una alimentacin de la bombalibre de cavitacin y golpes hidrulicos. Siempre estn presentes presiones positivas que ayudan yotras negativas que se oponen a la libre circulacin del fluido desde la fuente de alimentacin a labomba y que afectan al llenado de la misma:

- Presiones positivas: Pa = Presin atmosfrica.Hs = Altura de succin (altura del lquido sobre la succin de la bomba).

- Presiones negativas: Hf = Altura representativa de las prdidas por friccin.Ha = Altura de aceleracin del fluido.Pv = Presin de vapor.

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El problema del diseo del sistema y establecimiento de las condiciones de operacin de la bombaconsistir en definitiva en relacionar correctamente las presiones a fin de evitar fenmenos de cavitaciny separacin de la columna lquida del frente del pistn, pues ello origina un funcionamiento inestable yoscilaciones de las componentes variables de dichas presiones, con el resultado de solicitaciones afatiga y vibraciones en todo el sistema.

Las presiones existentes o generadas en la admisin son producto de:

a) Las condiciones ambientales como la presin atmosfrica del lugar de emplazamiento.

b) La geometra del sistema (altura de succin, dimetro de tuberas, cambio de seccin, codos, etc.que originan prdidas de carga).

c) Naturaleza del fluido y temperatura de bombeo (viscosidad, etc.).

d) Caractersticas y condiciones operativas de la bomba (cantidad de mbolos, velocidad de rotacin,relacin de biela - manivela y dimetro del pistn).

Las caractersticas de diseo y constructivas de la bomba determinan la presin necesaria para laapertura de las vlvulas y para vencer las prdidas internas de carga, las que conjuntamente con lapresin necesaria para la creacin de la velocidad de succin del fluido, constituyen el ANPA requeridoAltura Neta de Presin de Aspiracin requerido por la bomba.

Para evitar problemas de cavitacin es fundamental mantener la presin en cualquier punto del sistemapor encima de la tensin del vapor del fluido bombeado, partiendo de este concepto se establecen lasbases de clculo.

Representando las presiones por su altura equivalente de columna de fluido, la condicin precedentepuede expresarse as:

(Pa + Hs) - (Hf + Ha + ANPA requerido) Pv (1)Dicho de otro modo: durante el semiciclo de aspiracin la presin total positiva disponible Pa + Hs debeser suficiente para vencer las prdidas por friccin Hf, acelerar las masas de fluido Ha, compensar laprdida de carga de la bomba desde la brida de succin hasta los cilindros (ANPA requerido) y andespus de esto mantener la presin por encima de la tensin del vapor correspondiente Pv en elinterior del cuerpo de la bomba y sobre la cara frontal del pistn, en cualquier punto de su recorrido deaspiracin.

Esta ecuacin establece la condicin bsica para el diseo del sistema de succin, que puede ponersea los fines conceptuales del siguiente modo:

(Pa + Hs) - (Hf + Ha + Pv) ANPA requerido (2) lo que es lo mismo:

ANPA disponible ANPA requerido (3)Siendo:

ANPA disponible = (Pa + Hs) - ( Hf + Ha + Pv) (4)

donde Pa y Hs son presiones positivas que propenden al movimiento del fluido, mientras que losfactores dentro del parntesis se oponen al mismo.

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4 - Clculo de las presiones:

Pa: Presin atmosfrica absoluta:

Tiene un valor de 1 Kg/cm2 10,33 m de columna de agua, al nivel del mar, descendiendo con altitudescrecientes segn la tabla siguiente:

h (msnm): 0 200 400 600 800 1000 1500 2000 Pa (mca) : 10,3 10,1 9,8 9,6 9,4 9,2 8,6 8,1

Hs: Altura de succin esttica:

Es la altura o diferencia de nivel entre el nivel libre del tanque y la lnea de centro de la brida de succinde la bomba, expresada en m.

Cuando el nivel del tanque vara entre un mximo y un mnimo durante la operacin del sistema (cota derecirculacin), se debe tomar el valor menor.

Hf: Altura representativa de las prdidas por friccin:

Es la altura expresada en m. representativa de las prdidas de carga de toda la tubera de succindesde la embocadura de la misma hasta la brida de succin de la bomba.

Se compone de las prdidas en los tubos mas las prdidas en los accesorios (curvas, codos, vlvulas,cambios de dimetros, etc.) y su clculo se detalla a continuacin:

L V2

Hf = ----- ------ (m), donde: D 2 g

L: Longitud de la tubera ms longitud equivalente de los accesorios que la componen, en m. (Estaltima se obtiene del baco que se adjunta).

D: Dimetro interior de la tubera, en m.

g: Aceleracin de la gravedad, 9,81 m/seg2. V: Velocidad media del fluido en m/seg., siendo V = (4Q)/(.D2) Q: Caudal en m3/seg.

: Coeficiente de prdidas por friccin debidas a la viscosidad que es funcin del Nmero de Reynolds(Re), o sea de la viscosidad, velocidad y dimetro del tubo.

V. DRe = -------, donde es la viscosidad cinemtica del fluido, en m2/seg El nmero Re es adimensional y su valor nos indica si el rgimen es laminar turbulento.

puede obtenerse del grfico de Moody, que adjuntamos o de frmulas empricas.Para el rgimen laminar, comn en conduccin de petrleo y de lquidos viscosos puede usarse unafrmula emprica muy aproximada:

64 = ------ Re

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Ha: Altura de aceleracin del fluido:

Es la altura representativa de la presin necesaria para acelerar la masa fluida de la tubera de succinde una posicin esttica a su velocidad mxima durante la carrera del mbolo.

Los ensayos y los clculos prcticos muestran que la mayora de las veces constituye la componentemas importante de la expresin (1) y la que mas afecta a las pulsaciones de presin en la succin y alllenado de la bomba, por lo cual es deseable reducir su valor a travs de un cuidadoso diseo de latubera de alimentacin de la bomba.

La altura de aceleracin puede calcularse por la siguiente frmula emprica:

L V N C

Ha = ----------------- donde, K . g

L: Longitud de la lnea de succin en (m) ( Ver #)V: Velocidad media del fluido en (m/seg)N: Velocidad de la bomba en (epm)K: Factor que depende del fluido ( K = 1,4 para agua caliente y K = 2,5 para petrleo caliente).g: Aceleracin de la gravedad, 9,81 m/seg2C: Constante que depende del tipo de bomba: 0,200 Dplex Simple Efecto

0,115 Dplex Doble Efecto0,066 Trplex Simple o Doble Efecto0,040 Quntuplex Simple o Doble Efecto

Experiencias de laboratorio han indicado que el efecto de la cada de presin por aceleracin difiere dela frmula anterior; sin embargo para uso de campo donde no estn bien definidas las variables paracalcular el ANPA disponible, se recomienda usar dicha expresin aunque sea algo conservativa.

# Es importante destacar que en caso de existir un amortiguador de pulsaciones (correctamenteinstalado y cargado), la longitud L de la lnea de succin a adoptar en el clculo de Ha se reduce hastaaproximadamente 20 dimetros de caera, con lo que mejora notablemente el ANPA disponible de lainstalacin.

NOTA: Si como es comn, la tubera se compone de varios tramos con diferentes dimetros, lasfrmulas para calcular Hf y Ha se aplican en cada tramo con los correspondientes valores de D y L, yluego se suman los resultados para obtener el valor total.

Del estudio de las frmulas anteriores se desprende que para impulsar un caudal determinado con unfluido de viscosidad dada, se obtendrn las mejores condiciones con valores pequeos de L y N yvalores grandes de D.

Pv: Tensin del vapor:

Es la presin (o su altura representativa) a la que vaporiza el fluido bombeado a la temperatura deoperacin correspondiente.

Para evitar la vaporizacin y por lo tanto la cavitacin y el golpeteo, la presin en la tubera de admisiny en el interior de la bomba debe siempre exceder este valor de Pv que se obtiene de tablas.

Para el caso en que se bombea petrleo hidratado con agua conviene adoptar los valores de Pvcorrespondientes al agua, que se dan en la tabla siguiente:

t (C): 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100Pv(mca) 0,09 0,12 0,24 0,43 0,75 1,26 2,03 3,18 4,83 7,15 10,33

A stos valores conviene agregarles una presin de proteccin (que hace las veces de coeficiente deseguridad) de 1 m de columna de agua para cubrir indeterminaciones de clculo.

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ANPA requerido : Altura neta de presin de aspiracin requerida por la bomba:

Es la altura representativa de la presin necesaria para vencer la resistencia al paso del fluido desde labrida de aspiracin de la bomba hasta los cilindros.

Depende de la velocidad de operacin, dimetro de las vlvulas de admisin, tensin de los resortes devlvulas de admisin y diseo hidrodinmico del cuerpo hidrulico y del mltiple de succin de labomba.

Es un dato o constante caracterstica de la bomba, que rogamos consultar en caso de necesidad, yaque depende de diversas variables como el tipo de bomba, carrera, dimetro de pistn y velocidad de lamisma (epm).

Velocidad de rgimen de la bomba (epm):

Uno de los factores mas importantes a investigar es la velocidad N de la bomba para una instalacindada, con vistas a mantener una condicin de funcionamiento suave y sin golpes, evitando la cavitacinpor vaporizacin, las turbulencias y la separacin de la columna fluida del pistn durante la carrera deadmisin.

Este caso puede ser fundamental en una instalacin ya construida que no puede modificarse y a la quese incorpora una bomba determinada, para la cual deberamos determinar la velocidad mxima a queesta puede operar sin que aparezcan los fenmenos mencionados.

Como no existe una expresin matemtica directa se debe verificar empleando las frmulas anteriorespara un caudal y velocidad dada que se cumpla:

ANPA disponible por la instalacin > ANPA requerido por la bomba.

Como gua pueden seguirse las recomendaciones del API Std. 674, que aconseja, en funcin de lacarrera y de la viscosidad lo siguiente:

Bombas Alternativas a Pistn, Doble Efecto, Servicio Continuo:

Carrera RPM mx. terica6 1008 90

10 8312 78

Correccin por viscosidad

Viscosidad(SSU)

RPM aconsejadas en porcentajede las RPM mx. tericas

300-1000 901000-2000 802000-4000 704000-6500 606500-8000 55

En general se aconseja para empleo en campo petrolfero acotar la velocidad normal de operacin enun 70 a 80 % de la velocidad mxima admisible de la mquina, en funcin de la viscosidad del fluido ydel dimetro de camisa, empleando las velocidades mayores en el caso de tener ptimas condicionesde succin.

Recordemos que para operar a la velocidad mxima permitida de las bombas alternativas esimprescindible el uso de amortiguadores de pulsacin en la succin y en la descarga.

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5 - Diseo de la lnea de succin.-

El adecuado diseo de la lnea de succin puede minimizar las ondas de presin inherentes a lasbombas alternativas, para ello todo el flujo deber ser laminar.

Simplicidad hidrodinmica es la recomendacin mas importante en el diseo de la lnea de succin.

Caos rectos no complicados por restricciones o expansiones configuran el sistema ms barato yracional.

Cuando el fluido pasa por un vrtice o codo pronunciado se producen corrientes parsitas y separacinde la capa lmite. Esto debe ser evitado pues la reduccin de presin resultante provoca la formacin decavidades o burbujas, las que viajando corriente abajo hasta reas de mayor presin, colapsan creandofuerzas de presin localizadas, este fenmeno se denomina cavitacin.

Si es suficientemente severa afectar el comportamiento de la bomba, causar ruido, vibracin ycorroer el material de la bomba y de la caera adyacente.

La entrada del tanque a la lnea es un lugar en donde con frecuencia se produce la separacin de lacapa lmite del flujo y aparecen corrientes parsitas. Los diseos preferidos son con bordesredondeados donde las prdidas de presin en la entrada, corrientes parsitas y separacin de la capalmite son minimizadas.

El radio de curvatura mnimo aceptable es 1/7 del dimetro de la tubera, es decir que ser: r D / 7Contracciones o expansiones abruptas en las caeras tambin producen separacin de la capa lmite ycorrientes de caractersticas turbulentas. Esto y las prdidas de presin correspondiente puedenevitarse con reducciones progresivas de seccin, de modo tal que el empalme forme un ngulo 8.Si D es el dimetro mayor, d el menor y L la longitud del empalme, resulta:

D - d tg = ------------ tg 8, de donde: L (D-d) . tg 8 0,15 (D-d) L

Debe evitarse cuidadosamente la separacin de la capa lmite en el tramo de caera de succinprximo a las vlvulas de admisin de la bomba, pues reforzar los efectos de la cavitacin.

En instalaciones ideales el sistema debera ser diseado sin codos, tees, caudalmetros u otrasrestricciones, lo cual en la prctica no siempre es posible. En este caso se usarn curvas y codos de 45grados de radio largo.

En instalaciones con bombas mltiples, lo ideal sera alimentar del tanque a cada bomba. Esto previeneque las pulsaciones de presin anormales y vibraciones de una bomba sean introducidas a unaalimentacin comn, donde pueden afectar la operacin de otras bombas.

En los casos mas comunes en que se utilice una sola caera o colector comn de succin que debeprovenir del tanque directamente (no se aconseja el diseo en T, es decir un cao alimentando elcolector desde el tanque), la seccin neta de pasaje de dicho colector debe ser igual o de ser posiblemayor que la suma de las secciones de pasaje de los caos de alimentacin de todas las bombasinstaladas.

Si tenemos n bombas alimentadas por caos de dimetro d, el dimetro D del colector ser

3,14 . D2 n . 3,14 . d2

-------------- ------------------- , de donde: D d . n1/2 4 4

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Lo anterior se complementa con otra regla prctica que prescribe: El cao de alimentacin de cadabomba debe ser del dimetro normalizado mayor al dimetro de la brida de la bomba si la distancia altanque de alimentacin es menor o igual a 15 m.

Si la bomba est ubicada a una distancia mayor de 15 m., se usar un cao normalizado dos medidasmayor al dimetro de la brida.

La reduccin cnica excntrica que se emplee a tal efecto debe estar directamente adosada a la bridade succin de la bomba en caso de instalarse un amortiguador de succin, a la brida de la Teeempleada para conectar dicho elemento.

Ejemplo: Bomba Stork SP 50100 cuyo dimetro de brida de aspiracin es 4.

Si la tubera es de 15 m o menos el cao de alimentacin ser de 6 como mnimo.Si la tubera es mayor de 15 m el cao de alimentacin ser de 8 como mnimo.

Suponiendo que debemos alimentar 4 bombas Stork SP 50100 desde un colector con tuberas de 15m, es decir de dimetro 6, el dimetro de dicho colector ser:

D = 6. 41/2 = 12

Si se alimentan con caos de 8, tendremos:

D = 8. 41/2 = 16

SUCCION: Tabla para determinar el dimetro del colector cuando Ls 15 m.Dimetrode bridasuccin

Dimetro decada

alimentacin

Dimetro del colector

2 Bombas 3 Bombas 4 Bombas 5 Bombas 6 Bombas2 3 4 5 6 7 83 4 6 7 8 10 104 6 8 10 12 14 165 6 8 10 12 14 166 8 12 14 16 18 208 10 14 18 20 22 24

Cuando se alimenten varias bombas individualmente desde un mismo tanque, los embudos de toma delas lneas de succin debern distribuirse en el permetro del tanque con distanciamiento angularuniforme.

La caera de succin para cualquier tipo de bomba alternativa debe ser tan corta y recta como seaposible. Debe tener una suave pendiente preferentemente descendente para facilitar su purgado.

Las vlvulas esclusas deben ser de apertura total o tipo mariposa. Las vlvulas de apertura restringidacausan el mismo efecto que una restriccin o expansin sbita de las lneas de corriente del flujoprovocando separacin de la capa lmite y corrientes parsitas.Tampoco deben usarse vlvulas de retencin en la tubera de succin.

Para evitar valor excesivo de la presin de aceleracin Ha en la succin, la velocidad media del fluido enla caera de succin ser mantenida por debajo de 0,60 m/seg. Esto prevendr la cavitacin y reducirlas pulsaciones de presin; adems el flujo resultar laminar.

En caso de usarse un filtro en la succin, su seccin neta de pasaje ser igual o mayor a 3 veces laseccin del cao de admisin.

Se aconseja verificar peridicamente la estanqueidad de la tubera de succin pues la entrada de airepuede causar golpes de presin en la bomba.

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Tambin con el objeto de evitar turbulencias y golpeteo hidrulico, el retorno de la vlvula de seguridaddebe llevarse al tanque, nunca conectarlo a la lnea de succin de la bomba.

Para minimizar los efectos de la desalineacin y expansin trmica convendr colocar una junta deexpansin, manguera flexible o junta rotante, entre la caera de succin y la bomba, cuidando que elltimo tramo de tubera que entra a la bomba sea recto y de una longitud mayor igual a 1,5 m. paraasegurar el flujo laminar.

En los casos en que no se usan flexibles, el primer soporte deber estar tan cerca de la bomba comosea posible, a fin de reducir los esfuerzos recprocamente transmitidos.

Las tensiones provocadas por conexiones rgidas de caera de succin a bombas mal alineadas, setraducirn en vibraciones, acoplamientos gastados y rodamientos o cojinetes con temperaturas altas.

Las variaciones de caudal y presin, cambios de direccin del flujo, cavitacin, mbolos gastados,vlvulas, etc., son elementos que contribuyen a hacer vibrar las caeras. Por lo tanto stas debernestar rgidamente soportadas en todas direcciones.

Por ltimo recordamos que si bien las bombas STORK son especialmente adecuadas para condicionesde servicio severo, es conveniente limpiar cuidadosamente la caera de succin antes de poner enmarcha el equipo ya que residuos de soldadura, escorias, materias extraas, residuos de fundicin,pedregullo, etc., pueden deteriorar una bomba nueva en poco tiempo.

6 - Tubera de descarga.- Consideraciones para su diseo.

Como ya fue puntualizado, la bomba alternativa a mbolo genera impulsos de presin en las caeras, yla descarga es una versin amplificada de las condiciones de succin.

Una bomba que no tenga adecuadas condiciones de succin tendr pulsaciones de descarga mayoresque una con buenas condiciones de succin.

Desde que las pulsaciones pueden ser reducidas pero no eliminadas totalmente, debemos considerarsus efectos. Los sistemas en cuyo diseo solamente se consideren las presiones estticas pueden fallardebido a la fatiga del material causada por pulsaciones de presin y vibracin mecnica.

Si los componentes mecnicos estn sometidos a solicitaciones cclicas o fluctuantes a menudo fallarnaunque las tensiones reales estn por debajo de la tensin de rotura.

Manteniendo la amplitud de las fluctuaciones de presin y las vibraciones mecnicas a un mnimo sereducirn las tensiones fluctuantes en las tuberas de descarga.

En el diseo deben evitarse curvas, restricciones o expansiones innecesarias.

Estas consideraciones reducirn las amplificacin de pulsaciones de presin con sus reflexiones yconsiguientes superposiciones aditivas de amplitudes.

Es aconsejable evitar la colocacin de Tees, codos, vlvulas de retencin, vlvulas de maniobra, etc.,hasta despus de 5 6 m. de la brida de descarga de la bomba, con la nica excepcin delamortiguador de pulsaciones y de la vlvula de seguridad.

Es aconsejable instalar flexibles o juntas de expansin entre la brida y la caera, para minimizar losefectos de cualquier desalineacin entre la tubera y la brida de la bomba.

En los casos en que no se usan flexibles, el primer soporte deber estar tan cerca de la bomba comosea posible, a fin de reducir los esfuerzos recprocamente transmitidos.

Si se usa un colector de descarga, las uniones de las tuberas individuales a ste debern hacerse concodos de 45 grados de radio largo, de modo de seguir el flujo natural de las mismas.

No se aconseja superar una velocidad media del fluido en la tubera de descarga de 3 a 4 m/seg.

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Los primeros elementos a instalar luego de la brida de descarga son el amortiguador de pulsaciones dedescarga y la vlvula de seguridad.

Un detalle poco conocido es que el amortiguador de descarga del tipo a vejiga ofrece una proteccinadicional a la bomba por no tener inercia prcticamente en caso de una sobrepresin instantnea.

En caso de producirse un cierre instantneo de la tubera cercano a la bomba (golpe de ariete), lavlvula de seguridad puede presentar una pequea inercia antes de su apertura total, pudindoseproducir sobrepresiones casi instantneas de valor hasta 3 y 4 veces la presin de lnea.

En ste caso el amortiguador modera dicho incremento de presin hasta la apertura de la vlvula deseguridad, evitndose posibles daos mayores en la bomba e instalacin.

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7 Ejemplo de verificacin caera succin:

Datos: Bomba STORK SP 50100

N, velocidad: 60 epmFluido: CrudoPeso especifico: 0.9 kg/dm3

, viscosidad cinemtica: 0.000001005 m2/segPv, presin del vapor: 0.24 m.c.a = 0.023 kg/cm2Q, caudal: 27 m3/hHs, altura de succin: 10 m = 0.9 kg/cm2Dimetro brida bomba: 4Dimetro cao succin: 6ANPA requerido: 4 m = 0.36 kg/cm2Lr, longitud recta de caera: 80 mL, longitud equivalente caera: 120 m (Longitud recta de caera + Longitud equivalente de accesorios)Altura instalacin: 600 mPa, presin atmosfrica: 9.6 m.c.a = 0.93 kg/cm2Temperatura ambiente: 20 CAceleracin de la gravedad: 9.8 m/seg2

Clculos:

Presin atmosfrica: Pa = 0.93 kg/cm2Altura succin: Hs = 0.9 kg/cm2

Seccin caera succin: S = x D2 / 4 = x 0.1542 / 4 = 0.0186 m2Velocidad del fludo: V = Q / S = (27m3/h) / (0.0186 m2) = 1449 m/h = 0.4 m/segNmero de Reynolds: Re = V x D / = 0.4 m/seg x 0.154 m / 0.000001005 m2/ seg =

= 61700Coeficiente de prdidas: = 0.02 (del diagrama de Moody)Prdidas por friccin: Hf = ( x L x V2 ) / (D x 2g) =

= (0.02 x 120 m x (0.4 m/seg)2 ) / (0.154 m x 2x9.81m/seg2) = = 0.127 m = 0.011 kg/cm2

Altura de aceleracin: Ha = (Lr x V x N x C) / (K x g) =Sin amortiguador = (80 m x 0.4 m/seg x 60 epm x 0.115) / ( 2.5 x 9.81 m/seg) =

= 9 m = 0.87 kg/cm2Con amortiguador = (20x0.154 mx0.4 m/seg x 60 epm x 0.115)/(2.5 x 9.81 m/seg)=

= 0.346 m = 0.033 kg/cm2Tensin del vapor: Pv = 0.023 kg/cm2

ANPA disponible: ANPA = (Pa + Hs) (Hf + Ha + Pv) =Sin amortiguador = (0.93 + 0.9) (0.011 + 0.87 + 0.023) = 0.926 > 0.36 kg/cm2Con amortiguador = (0.93 + 0.9) (0.011 + 0.03 + 0.023) = 1.766 > 0.36 kg/cm2

Conclusin: ANPA disponible > ANPA requerido

La caera de succin de la instalacin ha sido diseada correctamente.

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8 Anexos:

Tabla de longitudes equivalentes

Componentes de caera Long. equiv.

Piping components Equiv.. lenght

Tramos rectos ------Straight lenghtVlv. esfrica pasaje reducido hasta 40 mm 65 DBall valve reduced bore to 40 mmVlv. esfrica pasaje reducido mayores 40 mm 45 DBall valve reduced bore larger 40 mmVlv. esclusa pasaje reducido hasta 40 mm 65 DGate valve reduced bore to 40 mmVlv. esclusa mayores 40 mm 13 DGate valve larger 40 mmVlv. globo recta 340 DGlobe valve straight patternVlv. globo tipo Y 160 DGlobe valve Y patternVlv. retencin a clapeta 135 DCheck valve swing typeVlv. retencin a esfera pistn 340 DCheck valve ball or piston typeVlv. mariposa 20 DButterfly valveT lados iguales - Flujo recto 20 DTee-equal - Flow straight throughT lados iguales - Flujo lateral 65 DTee-equal - Flow through side outletCodo 90, R= 1 1/2 D 20 DElbowCodo 45, R= 1 1/2 D 16 DElbowCurva 90, R= 4 D 14 DBendCurva 90, R= 5 D 16 DBendCurva 180, R= 4 D 25 DBendCurva 180, R= 5 D 28 DBendFiltro Y recto 250 DStrainer Y-type or bucketConexin de salida de recipiente 32 DOutlet nozzle vesselConexin de entrada de recipiente 64 DInlet nozzle vesselOtrosOther

Nota: D Dimetro interno caeraNote: D Piping internal diameter

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Coeficiente de Friccin ( f)

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