CALCULOS NPSH CONSERVAS CALIFORNIA BOMBA SRU2/013/LS EQUISOL - ALFA LAVAL
Partiendo de la base, de que no es conocida la viscosidad de la Pasta de Tomate fabricada, se toma como referencia la información recibida de manera telefónica; Reciben en planta una materia prima con viscosidad de 80.000 cP, la cual es muy similar a la de la pasta de tomate. Este tipo de Viscosidad se conoce como “Viscosidad de Brookfield”. La Viscosidad en Bomba, según nuestras bases de datos seria aprox. 2.000 cP:
Para sobredimensionar los cálculos estimados de viscosidad se utilizan un producto con viscosidad 4.000 cP, y se obtiene que la Bomba requiere un NPSHr de 3.7 m
Bajo estas consideraciones y el diseño actual de la línea de producción, con un 50% de producto en el tanque, el sistema tiene un NPSHa de 3.89 m. Con esto se cumple que NPSHa > NPSHr, por lo que la Bomba puede trabajar sin problema.
CUADRO DE CALCULOS PARA CAIDAS DE PRESION - NPSHd - DISEÑO DE DIAMETROS DE TUBERIA SOLO LLENAR LOS DATOS EN LAS CASILLAS EN AMARILLO Caudal Densidad Viscosidad Presión de vapor (aproximar a la del agua buscar tabla handbook) Presión de vapor
SUCCION
Codos 90° Valvula Reducciones Válvula Mariposa
1.5 m3/h 1200 kg/m3 4000 cP 0.7 Bar 5.83333333 mts Factor de Corrección dependiente de la viscosidad (ver tabla pág. 24 handbook Tabla 2.22a) Di áme tros mm 25 38 51 63.5 76 100 Long. Equiv 1 1 1 3 1 7 0 Longitud equivalente accesorios
Longitud de succión Longitud equivalente accesorios Longitud equivalente total succión
0.92 mts 5.5 mts 6.42 mts
Máxima altura del tanque lleno (m) Mínima altura del producto en el tanque (%) Altura nivel tuberia -tanque (m) Cabeza estática en la succión (hs) Presión tanque (si abierto=0) Presión tanque (si abierto=0) Tanque abierto / Presión Atmosférica
1.5 mts 50% 0.1 mts 1.0 mts 0 bar 0 mts 10 mts
Cabeza total de succión (Hs) Cabeza total de succión (Hs)
-0.1 mts -0.0082454 bar
Diámetro succión Reynolds Velocidad en Tubería succión
76 mm 2.09368421 0.09182825 m/s
LAMINAR SINO IR A DIAGRAMA DE MOODY PAG. 236 HANDBOOK ALFA LAVAL
Pérdidas en la succión (Pf/Hfs) Perdidas en la succión
30.5681247 0.13064541 bar 1.08871172 m
RESULTADOS IMPORTANTES CABEZA TOTAL DEL SISTEMA CON FACTOR DE SEG
16.2193827 bar
CABEZA TOTAL DEL SISTEMA CON FACTOR DE SEG
135.161522 mts
NPSH DISPONIBLE EN EL SISTEMA VELOCIDAD DE LA TUBERIA EN LA DESCARGA
3.8930572 mts 0.36738573 m/s
Total
0.5
5.5 mts
Al contar solo con un 20% de capacidad del tanque (apr ox. una altura de 0.25 mts) , la Cabeza de Succión disminuye, así como el NPSHa baja hasta 3.38 mts. Siendo el NPSHa < NPSHr, la Bomba no puede trabajar de forma correcta, llegando a ocurrir cavitación.
CUADRO DE CALCULOS PARA CAIDAS DE PRESION - NPSHd - DISEÑO DE DIAMETROS DE TUBERIA SOLO LLENAR LOS DATOS EN LAS CASILLAS EN AMARILLO Caudal Densidad Viscosidad Presión de vapor (aproximar a la del agua buscar tabla handbook) Presión de vapor
SUCCION
Codos 90° Valvula Reducciones Válvula Mariposa
1.5 m3/h 1200 kg/m3 4000 cP 0.7 Bar 5.83333333 mts Factor de Corrección dependiente de la viscosidad (ver tabla pág. 24 handbook Tabla 2.22a) Di áme tros mm Long. Equiv 25 38 51 63.5 76 100 1 1 1 3 1 7 0 Longitud equivalente accesorios
Longitud de succión Longitud equivalente accesorios Longitud equivalente total succión
0.92 mts 5.5 mts 6.42 mts
Máxima altura del tanque lleno (m) Mínima altura del producto en el tanque (%) Altura nivel tuberia -tanque (m) Cabeza estática en la succión (hs) Presión tanque (si abierto=0) Presión tanque (si abierto=0) Tanque abierto / Presión Atmosférica
1.5 mts 20% 0.1 mts 0.5 mts 0 bar 0 mts 10 mts
Cabeza total de succión (Hs)
-0.6 mts
Cabeza total de succión (Hs)
-0.0730454 bar
Diámetro succión Reynolds Velocidad en Tubería succión
76 mm 2.09368421 0.09182825 m/s
LAMINAR SINO IR A DIAGRAMA DE MOODY PAG. 236 HANDBOOK ALFA LAVAL
Pérdidas en la succión (Pf/Hfs) Perdidas en la succión
30.5681247 0.13064541 bar 1.08871172 m
RESULTADOS IMPORTANTES CABEZA TOTAL DEL SISTEMA CON FACTOR DE SEG
16.2874227 bar
CABEZA TOTAL DEL SISTEMA CON FACTOR DE SEG
135.728522 mts
NPSH DISPONIBLE EN EL SISTEMA VELOCIDAD DE LA TUBERIA EN LA DESCARGA
3.3800572 mts 0.36738573 m/s
Total
0.5
5.5 mts
SOLUCIÓN 1. 2.
Recortar las Patas de la Base de la Bomba, con esto ganaríamos 0.17 mts de altura en el Nivel Tubería-Tanque. Acercar la Bomba al tanque. Calculamos que si inmediatamente después del codo se instala la Válvula, y luego la Bomba; esta debería quedar a no más de 0.5 - 0.6 mts de la descarga del tanque.
Con lo anterior podríamos obtener un NPSHa de 3.62 mts. Recordemos que el NPSHr de la Bomba para cuando tenemos solo el 20% de producto en el tanque es 3.7m. Luego nos hace falta un poco más para que la Bomba pueda trabajar correctamente.
CUADRO DE CALCULOS PARA CAIDAS DE PRESION - NPSHd - DISEÑO DE DIAMETROS DE TUBERIA SOLO LLENAR LOS DATOS EN LAS CASILLAS EN AMARILLO Caudal Densidad Viscosidad Presión de vapor (aproximar a la del agua buscar tabla handbook) Presión de vapor
SUCCION
Codos 90° Valvula Reducciones Válvula Mariposa
1.5 m3/h 1200 kg/m3 4000 cP 0.7 Bar 5.83333333 mts Factor de Corrección dependiente de la viscosidad (ver tabla pág. 24 handbook Tabla 2.22a) Di ám et ro s m m 25 38 51 63.5 76 100 Long. Equiv 1 1 1 3 1 7 0 Longitud equivalente accesorios
Longitud de succión Longitud equivalente accesorios Longitud equivalente total succión Máxima altura del tanque lleno (m) Míni ma al tura de l producto e n el tanque (%) Altura nivel tuberia -tanque (m) Cabeza estática en la succión (hs) Presión tanque (si abierto=0) Presión tanque (si abierto=0) Tanque abierto / Presión Atmosférica
0.6 mts 5.5 mts 6.1 mts 1.5 mts 20% 0.27 mts 0.7 mts 0 bar 0 mts 10 mts
Cabeza total de succión (Hs) Cabeza total de succión (Hs)
-0.4 mts -0.0420535 bar
Diámetro succión Reynolds Velocidad en Tubería succión
76 mm 2.09368421 0.09182825 m/s
LAMINAR SINO IR A DIAGRAMA DE MOODY PAG. 236 HANDBOOK ALFA LAVAL
Pérdidas en la succión (Pf/Hfs) Perdidas en la succión
30.5681247 0.12413349 bar 1.03444571 m
RESULTADOS IMPORTANTES CABEZA TOTAL DEL SISTEMA CON FACTOR DE SEGU 16.2548812 bar CABEZA TOTAL DEL SISTEMA CON FACTOR DE SEGU 135.457343 mts NPSH DISPONIBLE EN EL SISTEMA VELOCIDAD DE LA TUBERIA EN LA DESCARGA
3.6254099 mts 0.36738573 m/s
Total
0.5
5.5 mts
3.
Disminuir en 30 hz – 40 hz la frecuencia de la Bomba, mediante un Variador de Frecuencia. NOTA:
La variación de frecuencia solo se debe realizar cuando tenemos 20% de producto en el tanque. Antes no, mucho menos aumentar las rpm. Cuando aumentamos las rpms, se obtiene mayor caudal, pero la Bomba requeriría mayor producto en la Cámara de Bombeo. Como el inconveniente es de llegada de producto a la Cámara de Bombeo, disminuyendo las rpm, la Bomba bombeará menos producto pero trabajará más holgada debido a la proporción de producto que le está llegando a la entrada.
Disminuyendo la frecuencia en 30 hz – 40 hz, el caudal bajará a cerca de 1.000 lts/hr. En este punto la mayor preocupación es cuánto tiempo aumentará el proceso de envasado del producto:
1.5 m3/hr * 1200 Kg/m3 = 1800 Kg/hr 1.500 Kgs * 20% = 300 Kgs 300 Kg * 60 min / 1800 Kg = 10 min A condiciones normales de operación (rpm normales), tomaría 10 min descargar el 20% de producto restante en el tanque.
1 m3/hr * 1200 Kg/m3 = 1200 Kg/hr 300 Kg * 60 min / 1200 Kg = 15 min Una vez disminuida las rpm, el proceso aumentará el tiempo a razón de 5 minutos, debido a que la Bomba estaría manejando un caudal menor.
La Disminución de la Frecuencia en este punto, nos permitiría obtener un NPSHa de 3.95 m. Suficiente para que la Bomba pudiera trabajar correctamente.
CUADRO DE CALCULOS PARA CAIDAS DE PRESION - NPSHd - DISEÑO DE DIAMETROS DE TUBERIA SOLO LLENAR LOS DATOS EN LAS CASILLAS EN AMARILLO Caudal Densidad Viscosidad Presión de vapor (aproximar a la del agua buscar tabla handbook) Presión de vapor
SUCCION
Codos 90° Valvula Reducciones Válvula Mariposa
1 m3/h 1200 kg/m3 4000 cP 0.7 Bar 5.83333333 mts Factor de Corrección dependiente de la viscosidad (ver tabla pág. 24 handbook Tabl a 2.22a) Di áme tros mm 25 38 51 63.5 76 100 Long. Equiv 1 1 1 3 1 7 0 Longitud equivalente accesorios
Longitud de succión Longitud equivalente accesorios Longitud equivalente total succión Máxima altura del tanque lleno (m) Mínima altura del producto en el tanque (%) Altura nivel tuberia -tanque (m) Cabeza estática en la succión (hs) Presión tanque (si abierto=0) Presión tanque (si abierto=0) Tanque abierto / Presión Atmosférica
0.6 mts 5.5 mts 6.1 mts 1.5 mts 20% 0.27 mts 0.7 mts 0 bar 0 mts 10 mts
Cabeza total de succión (Hs)
0.0 mts
Cabeza total de succión (Hs)
-0.0006757 bar
Diámetro succión Reynolds Velocidad en Tubería succión
76 mm 1.39578947 0.06121884 m/s
LAMINAR SINO IR A DIAGRAMA DE MOODY PAG. 236 HANDBOOK ALFA LAVAL
Pérdidas en la succión (Pf/Hfs) Perdidas en la succión
45.852187 0.08275566 bar 0.68963048 m
RESULTADOS IMPORTANTES CABEZA TOTAL DEL SISTEMA CON FACTOR DE SEG
11.3387394 bar
CABEZA TOTAL DEL SISTEMA CON FACTOR DE SEG
94.4894953 mts
NPSH DISPONIBLE EN EL SISTEMA
3.95298438 mts
VELOCIDAD DE LA TUBERIA EN LA DESCARGA
0.24492382 m/s
Total
0.5
5.5 mts
4.
Si es posible Retirar la Válvula instalada en la Succión, disminuiríamos las caídas de presión, mejorando aún más la Cabeza de Succión, por lo que mejoraría el NPSHa a 4.11 m y la Bomba trabajaría con menos esfuerzo.
CUADRO DE CALCULOS PARA CAIDAS DE PRESION - NPSHd - DISEÑO DE DIAMETROS DE TUBERIA SOLO LLENAR LOS DATOS EN LAS CASILLAS EN AMARILLO Caudal Densidad Viscosidad Presión de v apor (aproximar a la del agua buscar tabla handbook) Presión de vapor
SUCCION
Codos 90° Valvula Reducciones Válvula Mariposa
1 m3/h 1200 kg/m3 4000 cP 0.7 Bar 5.83333333 mts Factor de Corrección dependi ente de la viscosidad (ve r tabla pág. 24 handbook Tabla 2.22a) Di áme tros mm 25 38 51 63.5 76 100 Long. Equiv 1 1 0 0 1 7 0 Longitud equivalente accesorios
Longitud de succión Longitud equivalente accesorios Longitud equivalente total succión Máxima altura del tanque lleno (m) Mínima altura del producto en el tanque (%) Altura nivel tuberia -tanque (m) Cabeza estática en la succión (hs) Presión tanque (si abierto=0) Presión tanque (si abierto=0) Tanque abierto / Presión Atmosférica
0.6 mts 4 mts 4.6 mts 1.5 mts 20% 0.27 mts 0.7 mts 0 bar 0 mts 10 mts
Cabeza total de succión (Hs)
0.2 mts
Cabeza total de succión (Hs)
0.01967409 bar
Diámetro succión Reynolds Velocidad en Tubería succión
76 mm 1.39578947 0.06121884 m/s
LAMINAR SINO IR A DIAGRAMA DE MOODY PAG. 236 HANDBOOK ALFA LAVAL
Pérdidas en la succión (Pf/Hfs) Perdidas en la succión
45.852187 0.06240591 bar 0.52004921 m
RESULTADOS IMPORTANTES CABEZA TOTAL DEL SISTEMA CON FACTOR DE SEG CABEZA TOTAL DEL SISTEMA CON FACTOR DE SEG
11.3173722 bar 94.311435 mts
NPSH DISPONIBLE EN EL SISTEMA
4.11408658 mts
VELOCIDAD DE LA TUBERIA EN LA DESCARGA
0.24492382 m/s
Total
0.5
4 mts
