AFT FATHOMSOFTWARE PARA EL MODELAMIENTO Y ANLISIS DE REDES Y SISTEMAS DE TUBERAS CON FLUJO INCOMPRESIBLE26 de octubre de 2011

POR QUE? El software fue adquirido desde febrero de 2010 con el fin de ser usado en el proyecto NOSS de Cerromatoso, especficamente en Cooling Water System (CWS). Permiti comparar los resultados obtenidos mediante la hoja de calculo de perdidas de carga en tuberas, as como los valores de presin para la seleccin de las bombas del sistema, donde se obtuvieron diferencias no mayores a 2-3%.

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Finalmente, una de las mayores ventajas obtenidas se presentan en el balanceo del sistema, ya que permite de manera grafica conocer las condiciones de presin en cada nodo de inters, y de esta manera saber si se tiene la presin necesaria en cada punto para lograr la distribucin de flujo deseada .

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CONTENIDO1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. CARACTERISTICAS COMPONENTES QUE MODELA SECTORES DE APLICACIN QUIENES LO USAN MTODO DE SOLUCION QUE SE PUEDE Y QUE NO SOBRE EL MANEJO DEL PROGRAMA REFERENCIAS

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1. CARACTERISTICAS Proporciona un anlisis completo en sistemas de tuberas con flujo incompresible combinado con facilidad de uso. Va ms all del anlisis tradicional de flujo de la tubera, con capacidades de anlisis trmico, incluyendo la transferencia de calor en la tubera, el modelado de intercambiadores de calor y diversas propiedades de los fluidos. Calcula prdidas de carga, distribucin de flujos y balances de energa en redes de tuberas.VOLVER A CONTENIDO

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1. CARACTERISTICAS Se pueden modelar circuitos abiertos y cerrados, a presin y/o por gravedad. Puede modelar fluidos con propiedades variables o constantes. Fluidos newtonianos y no newtonianos. Incluye una biblioteca de materiales de tuberas, accesorios y fluidos, adems de variables configurables como lo son las bombas y vlvulas de control. Los resultados se pueden presentar en forma de tablas o visualmente con los valores obtenidos de los parmetros.VOLVER A CONTENIDO

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2. COMPONENTES QUE MODELA Ramificaciones sin limitacin de nmero de nodos. Se pueden definir condiciones de contorno por presin o caudal conocidos. Bombas: - Con velocidad variable. - La curva caracterstica puede obtenerse por interpolacin polinmica o lineal. - Realiza correcciones por viscosidad. - Puede definir bombas en paralelo o en serie.VOLVER A CONTENIDO

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2. COMPONENTES QUE MODELA Modela gran variedad de vlvulas: vlvulas de control, vlvulas de seguridad, vlvulas de compuerta, de guillotina, tres vas, entre otras. Componentes y accesorios cuyas curvas caractersticas siguen una expresin polinmica, como aspersores y orificios, entre otros. Intercambiadores de transferencia de calor. calor, prdidas de carga y

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Permite evaluar las prdidas energticas por transferencia de calor. Puede definirse el aislamiento de 8 las tuberas.

3. SECTORES Y APLICACIONESAFT Fathom puede ser aplicado en casi cualquier industria que se pueda imaginar, como: Generacin de energa Qumica y petroqumica Petrleo y distribucin de productos refinados Automotriz Aeroespacial Refrigeracin Semiconductores y la microelectrnicaVOLVER A CONTENIDO

Procesamiento de celulosa y papel Extincin de incendios Distribucin de agua municipal Tratamiento de aguas residuales Sistemas de apoyo a la minera

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4. EMPRESAS QUE LO USANAlcoa Arco Exploration Bayer Corp. Beca Carter Hollings and Farmer BHP Billiton BOC Edwards Boeing Company CH2M Hill Citgo Petroleum Corp. Colt Engineering Duke Energy Eastman Chemical Company Extincteurs Haas Exxon Mobil Oil Corp. Flowserve Corp. Fluor Corporation GAZ Transport General Motors GlaxoSmithKline Hatch Associates Ltd. Hyundai Engineering Hyundai Oilbank IB Gromgach & Cie SA IBM Jacobs Engineering Group Lockheed Martin Corp. Los Alamos National Laboratory NASA Ames Research Center NASDA National Industrial Gases Company National Steel & Shipbuilding Co. Nevada Power Company Newport News Shipbuilding Nuclear Fuel Industries,Ltd. PDVSA Ingenieria y Proyectos Praxair Sargent & Lundy Shell Global Solutions (US) Inc. Siemens AG Southern Peru Copper Corporation Stone & Webster Engineering Swagelok Company Syncrude Canada, Ltd Texas A&M University Thai Petrochemical Turbine Air Systems United Space Alliance US Army Corps of Engineers Washington Group InternatIonal Westinghouse Savannah River WorleyParsons Energy & Chemical Group Xerox Corp.

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Fuente: http://www.aft.com/about-us/customer-profiles

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5. MTODO DE SOLUCIN El algoritmo de solucin, esta diseado para lograr el balance de flujo, presin y energa, esta ultima si se usa la caracterstica de transferencia de calor, en una red de tubera. El programa hace uso de tcnicas estndar de solucin de matrices (Jeppson 1976). El mtodo conocido como HEcuation, donde H, la cabeza piezomtrica, se resuelve para cada nodo forzando la continuidad de flujo a cada tubo conectado. Simultneamente la perdida de presin es actualizada basada en la informacin del balance de flujo.VOLVER A CONTENIDO

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5. MTODO DE SOLUCIN Finalmente se utiliza la tcnica de Newton-Raphson para refinar cada solucin sucesiva al resolver las tres ecuaciones: Ecuacin de conservacin de la masa. Ecuacin del momento (Bernoulli). Ecuacin de la energa.

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6. QUE SE PUEDE Y QUE NOSE PUEDE Modelar sistemas de gases, siempre que estos sean sistemas de gases incompresibles1. Puede modelar fluidos con propiedades variables o constantes. Fluidos newtonianos y no newtonianos. Modelar sistemas de rociadores contra incendios. Modelar ductos, el software permite ingresar el dimetro hidrulico. NO SE PUEDE Calcular golpe de ariete.

Modelar flujos de dos o mas fases. Modelar flujos que reaccionan qumicamente.

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1. Walters, T. W., "Gas-Flow Calculations: Dont choke", Chemical Engeeniering, Chemical Week Associates, Jan 2000, pp 70-76

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FACIL USO

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MULTIPLES ESCENARIOSPermite crear, comparar y analizar diferentes escenarios o configuraciones de un mismo sistema, manteniendo toda la informacin en un mismo archivo

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BASES DE DATOS

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BOMBAS

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RESULTADOS

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RESULTADOS VISUALES

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CURVAS

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7. REFERENCIAS UTILIZADAS1. ANSI/HI Standard 12.1-12.6-2005, Rotodynamic (Centrifugal) Slurry Pumps, 2005, published by Hydraulic Institute, 9 Sylvan Way, Parsippany, New Jersey, USA ASME Press, ASME International Steam Tables for Industrial Use (CRTD-Vol. 58), published by the American Society of Mechanical Engineers, Three Park Avenue, New York, NY 10016 Crane Co., Flow of Fluids Through Valves, Fittings, and Pipe, Technical Paper No. 410, Crane Co., Joliet, IL, 1988. Darby, R., Chemical Engineering Fluid Mechanics, 2nd edition, Marcel Dekker, New York, NY, 2001. Fox, R. W., and A.T. McDonald, Introduction to Fluid Mechanics, 3rd edition, Wiley & Sons, New York, NY, 1985. Idelchik, I. E., Handbook of Hydraulic Resistance, 3rd edition, CRC Press, Boca Raton, FL, 1994. Incropera, F.P. and D.P. DeWitt, Fundamentals of Heat Transfer, John Wiley & Sons, New York, NY 1981 Ingersoll-Dresser Pumps, Cameron Hydraulic Data, Liberty Corner, NJ, 1995. Ito, H., "Friction factors for pipe flow," Journal of Basic Engineering, Vol. 81, pp. 123-126, 1959. Jeppson, R. W., Analysis of Flow in Pipe Networks, Ann Arbor Science Publishers, Ann Arbor, MI, 1976.

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7. REFERENCIAS UTILIZADAS11. 12. 13. 14. 15. Lyons, J. L., Lyons' Valve Designers' Handbook, Van Nostrand Reinhold, New York, NY, 1982. Miller, D. S., Internal Flow Systems, 2nd edition, Gulf Publishing Company, Houston, TX, 1990. NFPA 13, Installation of Sprinkler Systems, 1999 Edition, page 13-139. Pipe Line Rules of Thumb Handbook, Gulf Publishing, Houston, TX. TAPPI, Generalized method for determining the pipe friction loss of flowing pulp suspensions, TAPPI, TIS 0410-14, Atlanta, GA, 1988. Walker, C. I., The effect of settling slurries on pump performance, undated, Warman International. Walters, T.W., "Gas-Flow Calculations: Don't Choke", Chemical Engineering, Chemical Week Associates, Jan. 2000, pp. 70-76. White, F. M., Fluid Mechanics, McGraw Hill, New York, NY, 1979. Wilson, K.C., G.R. Addie, A. Sellgren and R. Clift, Slurry Transport Using Centrifugal Pumps, 3rd Ed., published by Springer, 2006. Wilson, K.C., Effect of Solids Concentration on Deposit Velocity, Journal of Pipelines, 5, 1986, pp. 251-257. Zipparro, V. J., and H, Hasen, editors, Davis Handbook of Applied Hydraulics, Fourth Edition, McGraw-Hill. New York, NY, 1993.

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