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EVALUACION MECANICA DEL SISTEMA DE BOMBEO DEL AGUA DE EMCALI DE UNA EMPRESA FARMACEUTICA DE LA CIUDAD DE CALI

BAXTER S.A.

WILLIAM ANDRES RAMIREZ ROSERO

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE OCCIDENTE FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE ENERGETICA Y MECÁNICA PROGRAMA DE INGENIERIA MECÁNICA

SANTIAGO DE CALI 2007

EVALUACION MECANICA DEL SISTEMA DE BOMBEO DEL AGUA DE EMCALI DE UNA EMPRESA FARMACEUTICA DE LA CIUDAD DE CALI

BAXTER S.A.

WILLIAM ANDRES RAMIREZ ROSERO

Pasantía para optar el título de

Ingeniero Mecánico

Director CARLOS EDUARDO RONCANCIO U.

Ing. Mecánico

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE OCCIDENTE FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE ENERGETICA Y MECÁNICA PROGRAMA DE INGENIERIA MECÁNICA

SANTIAGO DE CALI 2007

Nota de aceptación:

Aprobado por el comité de Grado en cumplimiento de los requisitos exigidos por la universidad Autónoma de Occidente para optar el titulo de Ingeniero Mecánico

Ing. CARLOS EDUARDO RONCANCIO Director

Santiago de Cali, 02 de Mayo 2007

CONTENIDO

Pág.

RESUMEN 9

INTRODUCCIÓN 11

1. OBJETIVOS 13

1.1. OBJETIVO GENERAL 13

1.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS 13

2. JUSTIFICACIÓN 14

3. MARCO TEORICO 15

3.1. FUNDAMENTACION CONCEPTUAL DE ME

CANICA DE FLUIDOS 15

3.1.1. Flujos de la capa límite. 18

3.1.2. Flujos compresibles. 18

3.1.3. Flujos incompresibles. 19

3.1.4. Viscosidad. 19

3.1.5. Rapidez de Flujo de Fluido. 20

3.1.6. Ecuacion de Bernoulli 21

3.1.7. Pérdidas de Energía-ecuación de Darcy. 22

3.1.8. Numero de Reynolds. 24

3.1.9. Pérdidas de Energía en Accesorios. 25

3.1.10. Contracción gradual. 26

3.1.11. Dilatación gradual. 27

3.1.12. Por Accesorios. 28

3.2. BOMBAS 29

3.2.1. Potencia de Impulsión. 30

3.2.2. Caudal de bombeo (Qb). 30

3.2.2. Altura de impulsión. 31

3.2.3. NPSH Instalación. 31

3.2.4. Potencia de Consumo. 31

3.2.5. Potencia Instalada. 32

3.2.6. Eficiencia en bombas. 32

3.2.7. Rendimiento de las Bombas. 33

3.2.8. Curva características. 33

6. DESARROLLO 37

6.1. INDUCCIÓN 37

6.2. IDENTIFICACIÓN DE EQUIPOS EN EL SISTEMA DE BOMBEO 37

6.3. LEVANTAMIENTO E INFORMACIÓN ACERCA DE LA RED DE

DISTRIBUCIÓN DE AGUA DE EMCALI 39

6.4. DETERMINACIÓN DEL CONSUMO ACTUAL DEL SISTEMA DE AGUA DE

EMCALI. 41

6.5 EVALUACIÓN MECÁNICA DE LA BOMBA PRINCIPAL DE EMCALI # 3 42

6.5.1. Análisis energético de la rama de tubería punto A-B. 45

6.5.2. Análisis energético de la rama de tubería punto B-C. 57

6.5.3. Análisis energético en el Tramo de tubería punto C-D. 67

6.5.4. Análisis energético de la rama (a). 72

6.5.5. Análisis energético de la rama (a1) y (a2). 75

6.5.6. Análisis energético de la rama (b). 84

6.5.7. Análisis energético de la rama (b1) y (b2). 86

6.5.8. Análisis energético de la rama (c). 95

6.5.9. Análisis energético de el punto D hasta la rama destilador MECO 6. 99

6.5.10. Sumatoria de pérdidas en el sistema. 129

6.5.11. Calculo del NPSHinstalación. 131

7. CONCLUCIONES 136

BIBLIOGRAFIA 138

ANEXOS 139

LISTA DE TABLAS

Pág.

Tabla 1. Resistencia en Válvulas y Junturas expresada como Longitud

Equivalente en Diámetros del Conducto

29

Tabla 2. Fricción en Fluidos de Flujo Turbulento 30 Tabla 3. Cronograma de actividades 37 Tabla 4. Asignación de planos 41

Tabla 5. Relación tomada en la sala de maquinas durante un mes en los

contadores de los suavizadores para observar el promedio de

consumo de agua de EMCALI.

45

Tabla 6. Dimensiones tubos de acero – Calibre 80 46

Tabla 7. Dimensiones tubos de acero – Calibre 80 51

Tabla 8. Coeficiente de resistencia-Dilatación-gradual 52

Tabla 9. Perdidas en el sistema de bombeo – primarias y secundarias 130

Tabla 10. Rangos de tamaño de tubería de succión vs. Velocidad de flujo

y velocidad

134

LISTA DE FIGURAS

Pág.

Figura 1. Elementos de Fluidos Utilizados en la Ecuación de Bernoulli 21

Figura 2. Diagrama de Moody 24 Figura 3. Diagrama contracción gradual. 27 Figura 4. Diagrama dilatación gradual 28

Figura 5. Relación tomada en la sala de maquinas durante un mes en los

contadores de los suavizadores para observar el promedio de

consumo de agua de EMCALI.

31

Figura 6. Curva característica de bombas centrifugas 34

Figura 7. Diagrama de distribución de agua de EMCALI sala de

maquinas y autoclaves

39

Figura 8. Diagrama de distribución de agua cruda de EMCALI edificio

planta 3.

40

Figura 9. Diagrama de distribución principal e identificación de diámetros

de tubería

44

Figura 10. Plano distribución punto A-B 47

Figura 11. Plano distribución punto B-C 59

Figura 12. Diagrama de configuración tramo B-C 60

Figura 13. Diagrama de configuración tramo C-D 68

Figura 14. Diagrama de distribución filtros de carbón 108

Figura 15. Diagrama bomba de EMCALI instalada actualmente 131

LISTA DE ANEXO

Pág.

Anexo A. Curva característica de la bomba suministrada por el fabricante 139

Anexo B. Plano 07-AU-01-55 140

Anexo C. Plano 07-AU-01-56 141

Anexo D. Plano 07-AU-01-57 142

Anexo E. Plano 07-AU-01-58 143

Anexo F. Plano 07-AU-01-59 144

Anexo G. Plano 07-AU-01-60 145

Anexo H. Plano 07-AU-01-61 146

Anexo I. Plano 07-AU-01-62 147

Anexo J. Plano 07-AU-01-63 148

Anexo K. Plano 07-AU-01-64 149

Anexo L. Totalización de agua destilada producida vs. Agua de

producción

150

Anexo M. Consumo suavizadores agua de EMCALI y agua de poso

profundo

151

Anexo N. Consumo agua control por medición interna 152

Anexo O. Cuadro comparativo de relaciones y totales en el balance de

agua mensual

153

Anexo P. Balance Enero 154

Anexo Q. Balance Febrero 155

Anexo R. Balance Marzo 156

Anexo S. Balance Abril 157

Anexo T. Balance Mayo 158

Anexo U. Balance Junio 159

Anexo V. Formato IFAC 160

RESUMEN

La empresa farmacéutica BAXTER S.A. cuenta con un sistema de bombeo interno

que provee agua potable a diferentes equipos, los cuales dependen del buen

funcionamiento de este. Dicho sistema cuenta inicialmente con un tanque de

acopio que almacena agua, la cual es extraída del la red de distribución de las

empresas publicas de Cali EMCALI, Para luego ser impulsada por una bomba

llamada en la empresa BOMBA DE EMCALI #3 siendo esta el motivo de principal

análisis de este proyecto de pasantia, para este proyecto se realizo trabajos de

campo para hacer un levantamiento de información, como planos de la red de

tuberías e identificación de los equipos que conforman la el sistema.

La empresa BAXTER S.A. deseaba registrar datos de consumos reales de agua

de EMCALI para lo cual se desarrollo una hoja de calculo la cual consigna datos

claves de consumo para hacer los comparativos de acuerdo al numero de metros

cúbicos consumidos de la red urbana de agua versus los utilizados en productos

farmacéuticos producidos siendo este objetivo de gran ayuda para saber el estado

actual de consumo y los costos de producción que genera la utilización de dicha

agua.

Cuando la empresa hizo el montaje de la red de distribución del agua de EMCALI

recibió por parte del contratista planos pero con el transcurso del tiempo la

empresa ha modificado la red sin actualizarlos y esto era un impedimento para

poder evaluar el sistema de bombeo actual siendo esto un objetivo primordial de

este proyecto y también para poder seguir con el análisis de la red y por

consiguiente la evaluación mecánica de la bomba que actualmente esta

funcionando

Los resultados obtenidos durante la pasantia fue la evaluación del funcionamiento

actual de la bomba de EMCALI # 3 donde se encontró el caudal de trabajo de

64m3/h, la perdida de cabeza dinámica de 68m y una eficiencia de trabajo del 70%

siendo este informe una gran ayuda al ingeniero encargado de los sistema críticos

de la empresa ya que por medio de este se conoce el estado actual de

funcionamiento de la bomba.

11

INTRODUCCIÓN

El proyecto de grado “EVALUACION MECANICA DEL SISTEMA DE BOMBEO DEL AGUA DE EMCALI DE UNA EMPRESA FARMACEUTICA DE LA CIUDAD DE CALI BAXTER S.A.” Que se realizará en la modalidad de PASANTIA, tiene

como finalidad adquirir experiencia de ingeniería en el desarrollo de este tipo de

proyectos, por tal motivo se toma como modelo evaluar la capacidad del sistema

de distribución de agua que suministra EMCALI a la empresa Laboratorios Baxter

S.A. ubicada en la ciudad de Cali.

Se aclara que la información plasmada en el informe final que se presentará a la

Universidad para validar el ejercicio de la pasántia será modificada por efectos de

confidencialidad para la empresa.

La empresa para la elaboración de sus productos utiliza, entre otros, como materia

prima agua potable; la cual, es tomada directamente de la red urbana,

suministrada por la empresa municipal de servicios públicos de Cali “EMCALI”.

Para la evaluación de la bomba del sistema, se necesita actualizar los planos de la

red de tubería para calcular las perdidas y cabeza dinámica que actualmente la

bomba esta presentando, además la manera como esta distribuida la red en la

empresa. Igualmente, se aplicarán conceptos de Ingeniería Mecánica en el área

de Mecánica de Fluidos y Máquinas Hidráulicas, principalmente. El trabajo se

realizará siguiendo las recomendaciones del asesor y el director del proyecto.

Al final del proyecto se espera, además de determinar el estado del sistema dejar

una herramienta para que el ingeniero encargado de los sistemas críticos pueda

12

en un futuro proyectar o ver cual es la capacidad real en caso de que necesite

valores mayores de trabajo.

13

1. OBJETIVOS

1.1. OBJETIVO GENERAL Evaluar la capacidad actual del sistema de bombeo y distribución de agua de

EMCALI a una Planta de una empresa farmacéutica, aplicando conocimientos de

mecánica de fluidos para determinar su estado actual.

1.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS

• Determinar el consumo actual de agua de la Planta Farmacéutica suministrada

por la empresa de servicios públicos.

• Actualizar el levantamiento de planos del sistema de bombeo.

• Determinar el desempeño actual de la bomba del sistema de Agua de EMCALI

14

2. JUSTIFICACIÓN

Considerando que se desconoce el estado actual de consumo de agua en algunas

partes de la planta, así como sí el sistema tiene la capacidad requerida parcial o

totalmente, se hará una evaluación de dicho sistema desde el punto de vista

técnico de Ingeniería Mecánica.

Con el propósito de mejorar las condiciones de funcionamiento de la bomba de

EMCALI de la planta de Laboratorios Baxter, y como no se tiene certeza de la

demanda y la capacidad actual del sistema de bombeo y distribución, se realizará

un estudio técnico, desde el punto de vista de Ingeniería Mecánica, que evalué el

estado actual de esta, determinando el caudal de operación y la cabeza dinámica

a la cual la bomba esta sometida, determinando los consumidores y haciendo un

balance de flujos másicos de agua y caídas de presión en el sistema. Con esta

información se hará un diagnóstico, para finalmente saber cual es el

funcionamiento actual de la bomba para que el ingeniero a cargo de los sistemas

críticos en la empresa pueda tener este análisis para tomar acciones futuras en la

empresa si dado un caso se necesita un ensanchamiento de la red de distribución

para que pueda basarse en los resultados de este proyecto.

15

3. MARCO TEORICO

3.1. FUNDAMENTACION CONCEPTUAL DE MECANICA DE FLUIDOS Un sistema de bombeo se considera, dentro de la mecánica de fluidos clásica,

como un sistema de régimen permanente y flujo estable y el agua (fluido de

trabajo), como un fluido incompresible unidimensional.

El análisis de estos sistemas se modelan partiendo del caso más ideal, el cual

considera que el sistema no pierde energía por efectos de irreversibilidades

internas es decir que se asume que la fricción es cero.

El modelo matemático que considera fricción cero lo derivo inicialmente el Señor

Daniel Bernoullí (1700 - 1782) y complementado posteriormente por el señor

Leonhard Euler (1707-1783), formados en matemáticas por Johann Bernoulli,

padre del primero, elaboran una serie de trabajos que, junto con los desarrollados

por Jean le Rond d'Alambert (1717-1783), culminan con la formulación explícita de

los principios generales y las ecuaciones básicas de la mecánica de los fluidos

clásica.

Las contribuciones más importantes de Bernoulli aparecieron en el año de 1738 en

su libro Hydrodynamica, cuando se acuña el término. Entre ellas destaca el

teorema que ahora lleva su nombre y que fue la primera formulación del principio

de la conservación de la energía para el caso de los fluidos. En su versión

moderna, cuya formulación general y correcta se debe a Euler, establece que la

suma de tres cantidades es igual a una constante:

16

CTECBA =++

Los términos que aparecen en el teorema de Bernoulli son la energía cinética (A),

la energía potencial (B) y la entalpía (C). A depende de la velocidad, A = �v²/2 (�

es la densidad y v la velocidad); B depende del peso y su altura relativa, B = �gz

(g es la aceleración de la gravedad y z la altura relativa a un nivel de referencia) y

C depende de la presión, C = p, siendo p la presión. Bernoulli, con el sólido juicio

de un científico de su estatura, además de subrayar la "maravillosa utilidad" de su

teorema, advertía del error que podría traer su abuso o el olvido de sus

limitaciones, las cuales eran si acaso intuidas.

Posteriormente Euler dedujo la ecuación para un líquido sin viscosidad con toda

generalidad (con la única suposición de que la viscosidad era despreciable), de la

que surge naturalmente la ecuación de Bernoulli cuando se considera el caso

estacionario sometido al campo gravitatorio.

CTEpvgz =++ρ2

2

Ecuación (1)

• g Fuerza gravitacional [m/s2]

• P Presión[N/m2]

• ρ Densidad del fluido[Kg./m2]

• γ Peso especifico

• v Velocidad de desplazamiento [ m/s]

17

Por consiguiente la ecuación 1 se interpreta como energía por unidad de masa.

Cuando esta ecuación se divide por g puede interpretarse en energía por unidad

de peso metros – newton por newton.

CTEpg

vz =++γ2

2

Ecuación (1.1)

Cada uno de los términos de la ecuación de Bernoulli o también conocida como

ecuación de conservación de energía mecánica puede interpretarse como una

forma de energía disponible y esta sujeta a las siguientes restricciones:

• Flujo estacionario.

• Flujo sin fricción.

• Flujo a lo largo de una línea de corriente.

• Flujo incompresible

Esta ecuación parte inicialmente del balance de masa para un sistema en régimen

permante y en la cual se establece que:

AVm ××=•

ρ

Ecuación (1.2)

Donde:

• •

m Es la razón de gasto de la masa[kg/s]

• A Área transversal del tubo [m2]

• V Velocidad promedio del fluido [m/s]

• ρ Densidad del fluido[Kg./m2]

18

Apartir de esta ecuación se puede deducir la conocida ecuación de continuidad

aplicada en mecánica de fluidos como otra expresión del balance de masa

integrando la ecuación 1.2 partiendo que es un flujo estacionario, para la velocidad

promedio a lo largo de un paso del flujo:

•

=××=××=××=×× mAVAVAVAV nnnρρρρ .....222111

Ecuación (1.3)

Donde:

• Q Caudal o flujo másico por unidad de tiempo [m3/s]

• A Área transversal del tubo [m2]


3.1.1. Flujos de la capa límite. Los flujos pueden separarse en dos regiones

principales. La región próxima a la superficie está formada por una delgada capa

límite donde se concentran los efectos viscosos y en la que puede simplificarse

mucho el modelo matemático. Fuera de esta capa límite, se pueden despreciar los

efectos de la viscosidad, y pueden emplearse las ecuaciones matemáticas más

sencillas para flujos no viscosos.

3.1.2. Flujos compresibles. Uno de los principios básicos del flujo compresible es

que la densidad de un gas cambia cuando el gas se ve sometido a grandes

cambios de velocidad y presión. Al mismo tiempo, su temperatura también cambia,

lo que lleva a problemas de análisis más complejos. El comportamiento de flujo de

un gas compresible depende de si la velocidad de flujo es mayor o menor que la

velocidad del sonido.

19

3.1.3. Flujos incompresibles. En los cuales las variaciones de densidad son

pequeñas y relativamente poco importantes.

3.1.4. Viscosidad. Propiedad de un fluido que tiende a oponerse a su flujo cuando

se le aplica una fuerza. Los fluidos de alta viscosidad presentan una cierta

resistencia a fluir; los fluidos de baja viscosidad fluyen con facilidad. La fuerza con

la que una capa de fluido en movimiento arrastra consigo a las capas adyacentes

de fluido determina su viscosidad.

La perdida de carga total se considera como la suma de las perdidas mayores

lh debidas a los efectos friccionantes en flujo completamente desarrollado en tubos

de área constante, y perdidas de menores lmh debidas a entradas, conectores,

cambios de área, etc. En consecuencia se deben considerar las perdidas de

cargas mayores y menores por separado como también incluir la clase de flujo.

El científico Reynolds demostró que existen dos clases de flujo, Laminar y

Turbulento donde el primero es aquel donde la velocidad de desplazamientote de

las partículas es bajo y siguen las líneas de corriente y en donde los resultados

experimentales coinciden con los analíticos. A velocidades más elevadas, surgen

fluctuaciones en la velocidad del flujo, o remolinos (flujo turbulento), en una forma

que ni siquiera en la actualidad se puede predecir completamente. En flujo

laminar, la perdida de carga mayor lh puede expresarse como la perdida de

presión y se calcula analíticamente para flujo totalmente desarrollado en una

tubería horizontal

264

_2V

DL

Rh

el ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

Ecuación (1.4)

20


• L Longitud de la tubería [m]

• lh Perdidas de carga por fricción mayores [m]

• Re Numero de Reynolds [adimensional]

• D Diámetro de la tubería [m]

3.1.5. Rapidez de Flujo de Fluido. Es la cantidad de flujo que pasa en un sistema

por unidad de tiempo, se puede definir de tres maneras diferentes:

• Rapidez de flujo de volumen (Q): Es el volumen del flujo del fluido que cruza

por una sección por unidad de tiempo.

• Rapidez de flujo de peso (W): Es el peso del flujo del fluido que cruza por una

sección por unidad de tiempo.

• Rapidez de flujo de masa (M): Es la masa del flujo del fluido que cruza por una

sección por unidad de tiempo.

La rapidez del flujo generalmente estará dada según la necesidad del sistema.

Todas las unidades que se van a utilizar están en el Sistema Internacional.

En este caso vamos a utilizar la rapidez de flujo de volumen, el cual se calcula

mediante la ecuación (1.5):

Q VA= ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡s

m3

Ecuación (1.5)

21

Dónde:

Q =Rapidez del flujo de volumen

V = Velocidad promedio del fluido

A = Área de la sección

Figura 1. Elementos de Fluidos Utilizados en la Ecuación de Bernoulli

Fuente: MOTT, Robert. Mecánica de Fluidos Aplicada. 4 ed. Mexico: Prentice

Hall, 1996. p.157

3.1.6. Ecuación de Bernoulli.

21 EE =

gv

zp

gv

zp

22

22

22

21

11 ++=++

γγ Nm m

N⎡ ⎤=⎢ ⎥⎣ ⎦

Ecuación (1.6)

Como en muchos sistemas se presentan pérdidas y/o adiciones de energía,

entonces existe una ecuación general de energía, la cual en es un complemento

de la ecuación de Bernoulli y se presenta a continuación:

22

2 2

1 1 2 21 22 2A R F

P V P VZ h h h Zg gγ γ

+ + + − − = + + [ ]m

Ecuación (1.7)

Ah = Energía añadida o agregada al fluido mediante un dispositivo mecánico.

Rh = Energía removida o retirada del fluido mediante un dispositivo mecánico.

Fh = Pérdidas de energía por parte del sistema, debidas a fricción en los

conductos o pérdidas menores debidas a la presencia de válvulas o

conectores.

Cada término representa la cantidad de energía por unidad de peso de fluido que

fluye en el sistema. En el sistema Internacional NmN. o metros.

3.1.7. Pérdidas de Energía-ecuación de Darcy. Las pérdidas de energía debido

a la fricción en conductos se pueden determinar mediante la ecuación de Darcy

(hL): 2

. .2L

L Vh fD g

= [ ]m

Ecuación (1.8)

Dónde:

hL= Pérdidas de energía debido a la fricción

23

L = Longitud de la corriente del flujo

D = Diámetro interno del conducto

v = Velocidad promedio del fluido

f = Factor de fricción

Para determinar el factor de fricción f existen 2 métodos los cuales son:

• Utilizando el diagrama de Moody (Conocer número de Reynolds y rugosidad

relativa del material del conducto).

• Mediante la ecuación de P.K. Swamme y A.K. Jain.

En el método que se utiliza el diagrama de Moody se determina el número de

Reynolds ( NR ) (número adimensional) para determinar el tipo de flujo:

Si NR < 2000, el flujo es laminar

Si 2000< NR > 4000, el flujo esta en transición

Si NR > 4000, el flujo es turbulento

RVD VDN ρμ υ

= = [Adim.]

Ecuación (1.9)

Dónde:

V = Velocidad del fluido

D = Diámetro interno del conducto

24

ρ = Densidad del fluido

μ = Viscosidad dinámica del fluido

υ = Viscosidad cinemática del fluido

3.1.8. Numero de Reynolds. Con el valor del número de Reynolds y el de

rugosidad relativa se ingresa al diagrama de Moody (Figura.2.) para encontrar el

factor de fricción f y poder determinar las pérdidas por fricción.

Figura 2. Diagrama de Moody


Hall, 1996. p. 241

Se debe localizar el número de Reynolds sobre la abscisa del diagrama,

proyectarlo verticalmente hasta que alcance la curva de la rugosidad relativa

correspondiente, para después proyectarse horizontalmente hacia la izquierda y

determinar el valor de f .

25

Para el otro método este valor de f también se puede resolver de forma analítica

(flujo turbulento) mediante la siguiente ecuación que fue desarrollada por P.K.

Swamme y A.K. Jain que es:

( )

2

0,9

0, 25

1 5,743,7 R

f

LogD Nε

=⎡ ⎤⎛ ⎞⎢ ⎥⎜ ⎟+⎢ ⎥⎜ ⎟⎜ ⎟⎢ ⎥⎝ ⎠⎣ ⎦

[Adim.]

Ecuación (1.10)

Donde ε = Rugosidad absoluta

Rugosidad relativa = εD [Adim.]

3.1.9. Pérdidas de Energía en Accesorios. Suceden cuando hay un cambio en la

sección cruzada de la trayectoria del flujo, en la dirección del flujo o cuando la

trayectoria del flujo se encuentra obstruida; las cuales se calculan mediante la

siguiente ecuación: 2

2 2LVh k

g= [ ]m

Ecuación (1.11)

Donde k es el coeficiente de resistencia y se determina de acuerdo a la pérdida.

Entre las pérdidas menores se tienen:

26

3.1.10. Contracción gradual. (Contracción gradual del diámetro): la perdida de

energía en una contracción gradual depende del cociente entre los diámetros de

los dos conductos que con el ángulo de cono formado entre estos brindan una

valor de coeficiente de fricción K que se puede ubicar en la Figura.3.

Figura 3. Diagrama contracción gradual


Hall, 1996. p. 277

27

3.1.11. Dilatación gradual. (Dilatación gradual del diámetro): la transición de un

ducto menor a uno mayor puede genera perdida de energía y el cociente entre los

diámetros de los dos conductos que con el ángulo de cono formado entre estos

brindan una valor de coeficiente de fricción K que se puede ubicar en la Figura.4.

Figura 4. Diagrama dilatación gradual


Hall, 1996. p. 273

28

3.1.12. Por Accesorios. Depende del tipo de accesorio, el coeficiente K se

determina de manera diferente que el otro tipo de pérdidas menores, es decir de

acuerdo a la siguiente relación:

.eT

LK fD

= [Adim.]

Ecuación (1.12)

Donde eLD

=Proporción de longitud equivalente (depende del tipo de accesorio)

Tf =Factor de fricción en el conducto (depende del diámetro)

Tabla 1. Resistencia en Válvulas y Junturas expresada como Longitud

Equivalente en Diámetros del Conducto


Hall, 1996. p. 283

29

Tabla 2. Factor de Fricción en Fluidos de Flujo Turbulento


Hall, 1996. p. 284

En algunos accesorios las pérdidas se determinan según el diferencial de presión

entre la entrada y la salida del mismo, a través de la ecuación general de energía.

En La Figura. 3. Podemos observar los rangos del factor de fricción y la rugosidad

relativa como también los tipos de régimen laminar y turbulento que son

necesarios para calcular las perdidas mayores y menores en sistemas de

conducción de tuberías.

3.2. BOMBAS

En el sistema de bombeo de laboratorios Baxter S.A. cuenta con una bomba

centrifuga principal que toma agua de un reservorio el cual es abastecido por agua

potable de la empresa municipales de Cali EMCALI y redistribuye al sistema en la

planta que cuenta con este servicio. Por consiguiente nos enfatizaremos en este

tipo de máquina hidráulica que es la bomba centrifuga.

30

En una bomba centrifuga, el líquido es forzado por la presión atmosférica u otra

hacia un grupo de paletas en rotación que viene hacer un impulsor que descarga

el líquido a una presión más alta y a mayor velocidad en su periferia. Luego la

mayor parte de la energía de velocidad se convierta en energía de presión por

medio de una voluta.

Figura 5. Bomba centrífuga, esquema y perspectiva.

3.2.1. Potencia de Impulsión. Establecidas las pérdidas se procede a calcular la

potencia necesaria requerida y para esto es necesario conocer ciertos parámetros

como:

3.2.2. Caudal de bombeo (Qb). Es aquel caudal requerido para abastecer las

necesidades del sistema. Altura dinámica total (HDT)

Representado por la diferencia del nivel máximo de las aguas en el sitio de llegada

(nivel máximo de descarga al reservorio) y el nivel dinámico del pozo incluido las

pérdidas de carga totales (fricción y locales) desarrolladas durante la succión y

descarga. También se obtiene por la sumatoria de la altura de impulsión más

altura de succión.

31

3.2.2. Altura de impulsión. Se obtiene por la diferencia de niveles entre la llegada

de las aguas en el reservorio y el eje de la bomba más las pérdidas de carga

(fricción y locales) de dicho tramo.

3.2.3. NPSH Instalación. Se obtiene por la diferencia de niveles entre el eje de la bomba

y el nivel mínimo del agua en la fuente (nivel dinámico del pozo) más las pérdidas

de carga del tramo.

La altura de succión esta condicionada por el valor de la presión barométrica en el

lugar de instalación del equipo y de la presión que se origina en la entrada del

impulsor el cual debe ser mayor a la presión de evaporación del agua para que no

se produzca el fenómeno de cavitación, que causa en los alabes del impulsor

impactos que pueden provocar su destrucción en las zonas donde ello ocurre.

Las pérdidas de carga por fricción y locales son fundamentales en la

determinación de la altura dinámica total para la obtención de la potencia que se

empleará en el equipo de bombeo. La siguiente.

3.2.4. Potencia de Consumo. La Energía que requiere la bomba para su normal

funcionamiento es conocida como Potencia de Consumo (Pc) y es calculada por la

expresión:

b

bc

HDTQHPPη75

100)( ××=

Ecuación (1.13)

• HDT: Altura dinámica total (m)

• Qb : Caudal de Bombeo (m3/h)

32

• bη : Eficiencia de la bomba (%).

3.2.5. Potencia Instalada. El motor que se acopla a la bomba para su

funcionamiento ecuación necesita una energía denominada potencia Instalada (Pi)

y es calculada por la expresión:

m

bi

HDTQHPP

η75100

)(××

=

Ecuación (1.14)

• HDT: Altura dinámica total (m)

• Qb : Caudal de Bombeo (m3/h)

• mη : Eficiencia del motor (%).

3.2.6. Eficiencia en bombas.

Ecuación (1.15)

cη : Eficiencia del Sistema en conjunto bomba-motor (%) ecuación (1.15)

Eficiencia de la bomba obtenida por la transformación de la energía mecánica de

rotación en energía potencial de fluido y la eficiencia del motor obtenida de la

transformación de la energía eléctrica en energía mecánica de rotación componen

la eficiencia del sistema de conjunto que describe el grado de aprovechamiento

energético que tiene un sistema al suministrarle una energía determinada, y como

este llega a convertirla en energía útil ganada por el fluido.

mbc ηηη +=

33

3.2.7. Rendimiento de las Bombas. El rendimiento de una bomba centrifuga se

suele describir en términos de sus siguientes características:

• Gasto o capacidad Q expresado en unidades de volumen por unidad de tiempo

[m3/h].

• Aumento de energía de en el fluido bombeado Carga H Expresada en unidades

de energía por unidad de masa [m].

• Potencia de entrada P expresadas en unidad de trabajo por unidad de tiempo

[bhp].

• Eficiencia η la relación del trabajo útil efectuado a la entrada de potencia

• Velocidad rotatoria, N, en [r/min.]

Puesto que los paramentos antes citados son interdependientes mutuamente se

acostumbra representar el rendimiento de una bomba centrifuga por medio de

curvas características.

Figura 6. Curva característica de bombas centrifugas

3.2.8. Curva características. Una bomba centrifuga a diferente nº de r.p.m. para

una selección especifica se debe utilizar la curvas características experimentales

de los diferentes fabricantes pero cumplen con los mismos principios.

34

Hm=f (Q), N=f (Q), η =f (Q)

Ecuación (1.16)

Cuando un líquido fluye a través de una bomba, sólo parte de la energía

comunicada por el eje del impulsor es transferida el fluido. Existe fricción en los

cojinetes y juntas, no todo el líquido que atraviesa la bomba recibe de forma

efectiva la acción del impulsor, y existe una perdida de energía importante debido

a la fricción del fluido. Ésta pérdida tiene varias componentes, incluyendo las

pérdidas por choque a la entrada del impulsor, la fricción por el paso del fluido a

través del espacio existente entre las palas o alabes y las pérdidas de alturas al

salir el fluido del impulsor.

El rendimiento de una bomba es bastante sensible a las condiciones bajo las

cuales esté operando. El rendimiento n de una bomba viene dado por la ecuación

(1.17):

ωγTQh

frenoalEjeelenpotenciafluidoelporistradasupotencian ==

)__(______min_

Ecuación (1.17)

• :,, hQγ se definen de forma habitual.

• :T es el par ejercido por el motor sobre el eje de la bomba.

• :ω el régimen de giro del eje en radianes por segundos.

35

4. METODOLOGIA

Este proyecto se desarrollará con consultas bibliográficas para el desarrollo de

proyectos y fundamentación en mecánica de fluidos, normas para la operación y

mantenimiento de los equipos que hay en la planta y además una revisión de

planos del sistema de distribución de agua.

Se hará un conocimiento del sistema y subsistemas de distribución de agua

detallados para el entendimiento adecuado del funcionamiento de la planta.

Un verificación de los planos actuales de la red de distribución de agua de

EMCALI que actualmente posee la empresa para cálculos posteriores ya que han

habido algunas modificaciones anteriores y no están registradas actualmente;

posteriormente se

Efectuaran mediciones de flujo en puntos estratégicos de la planta para observar y

analizar cual es el consumo actual de agua de EMCALI en la planta.

36

5. CRONOGRAMA

El desarrollo de este proyecto se va a hacer en 5 etapas las cuales se mencionan

a continuación:

Tabla 3. Cronograma de actividades

Etapa 1. Revisión bibliográfica. (Lectura de metodología de desarrollo de

proyectos Principios

Fundamentales de mecánica de fluido, revisión de catálogos de equipos que hay

en la empresa)

Etapa 2. Conocimiento de la planta con su sistema de distribución y participación

en el entendimiento del funcionamiento de los equipos y líneas de distribución.

Etapa 3.Verificación de planos actuales, toma de datos

Etapa 4. Cálculos de los diferentes sistemas y entrega de resultados.

Etapa 5. Informe final.

MESES FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO

Semana 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

Etapa 1

Etapa 2

Etapa 3

Etapa 4

Etapa 5

37

6. DESARROLLO

En esta parte del trabajo se ilustra cada uno de los procesos de campo que se

realizo en la Empresa BAXTER S.A. - Área de Sistemas Críticos, lo cual se

iniciaron con una inducción, continuo a esto se desarrollo una inspección de los

equipos y la red de distribución tanto de tuberías como equipos de la planta para

determinar el desarrollo de este proyecto.

NOTA:

La información contenida en este informe es confidencial.

6.1. INDUCCIÓN La Empresa BAXTER S.A. tiene como Política interna realizar una inducción a

todas las personas que de una u otra forma pertenecen a la Empresa. Esta

inducción se centra en los siguientes temas: Seguridad industrial, Reglamento

interno y Reconocimiento del área de trabajo.

6.2. IDENTIFICACIÓN DE EQUIPOS EN EL SISTEMA DE BOMBEO Laboratorios BAXTER S.A. es una empresa farmacéutica que cuenta con sistema

interno de bombeo que suministra agua por medio de una bomba a los diferentes

equipos en la empresa tales como.

• Lavamanos y Cafetería

• Filtros de arena.

• Suavizadores.

38

TANQUE DE ACOPIO 180.000LTS

BOMBA EMCALI #3 (PRINCIPAL ON)

BOMBA EMCALI # 4 (RESERVA OFF)

5 3 FILTROS DE ARENA

8 7 6 1 5

11

SUAVIZADORES

5 4

FILTROS DE CARBON

2 1

DESAIREADORES

Válvula N.C.

E.T.O.

Tanques aditivos para caldera 4 bombas M-Roy

1

3 CALDERAS

1 6 4 5

TANQUE ACOPIO AUTOCLAVES

TANQUE CONDESADO

DESTILADORES MECO

EDIFICIO PLANTA 3

• Destiladores por medio de compresión del Vapor.

• Filtros de carbón.

• Tanque para suministro de agua suavizada a Autoclaves.

• Tanque de condensado

• 2 Torres de enfriamiento.

• Abastecimiento de agua con aditivos para calderas

• Planta 3

En los siguientes diagramas se describe la utilización del agua de EMCALI que

utiliza la empresa es sus diferentes procesos ya sean industriales y también como

de consumo de agua potable.

Figura 7. Diagrama de distribución de agua de EMCALI sala de maquinas y

autoclaves

39

1

2

EDIFICIO Q.A.R.A

CAFETERIA

DUCHAS DE EMERGENCIA

LAVAMANOS

CHILLER 100TR CHILLER 200TR EDIFICIO PLANTA 3

Figura 8. Diagrama de distribución de agua cruda de EMCALI edificio planta

3.

6.3. LEVANTAMIENTO E INFORMACIÓN ACERCA DE LA RED DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA DE EMCALI Para la elaboración de este proyecto fue indispensable hacer el levantamiento de

planos en los cuales se consigna la red de distribución total del sistema el cual es

muy importante y además es uno de los objetivos específicos del proyecto

comenzando desde la bomba de EMCALI # 3 ubicada en Sala de maquinas

registrada en el plano Nº 07-AU-01-55 numero designado por la empresa para

tener su registro y orden especifico hasta los diferentes consumidores de la red,

A continuación se hace su listado correspondiente a cada sección de la red ya que

por el tamaño del dicho sistema de bombeo se opto por seccionar con sus

debidas indicaciones los consumidores la distribución y acotación de medidas

necesarias para hacer la evaluación de dicho sistema por medio de la teoría que

representa la mecánica de fluidos, este trabajo ocupo la mayoría del tiempo de la

pasantita ya que la empresa no contaba con dichos planos necesarios para la

continuación del trabajo.

40

Tabla 4. Asignación de planos

Nº DE PLANO AUTO CAD

NOMBRE

07-AU-01-55

AGUA CRUDA PLANTA 3 FILTROS DE ARENA Y

BOMBA PRINCIPAL

07-AU-01-56

AGUA CRUDA PLANTA 3 FILTROS DE ARENA Y

BOMBA PRINCIPAL (COTAS)

07-AU-01-57

AGUA SUAVE EMCALI PLANTA 3 SUAVIZADORES

Y FILTROS DE CARBON

07-AU-01-58

AGUA SUAVE EMCALI PLANTA 3 SUAVIZADORES

Y FILTROS DE CARBON (COTAS)

07-AU-01-59

AGUA SUAVE EMCALI PLANTA 3 DESTILADORES

MECO

07-AU-01-60

AGUA SUAVE EMCALI PLANTA 3 DESTILADORES

MECO (COTAS)

07-AU-01-61

AGUA SUAVE EMCALI PLANTA 3 SISTEMA DE

VAPOR

07-AU-01-62

AGUA SUAVE EMCALI PLANTA 3 SISTEMA DE

VAPOR (COTAS)

07-AU-01-63

AGUA SUAVE EMCALI PLANTA 3 AUTOCLAVES,

TORRES DE EMFRIAMIENTO

07-AU-01-64

AGUA SUAVE EMCALI PLANTA 3 AUTOCLAVES,

TORRES DE EMFRIAMIENTO (COTAS)

41

6.4. DETERMINACIÓN DEL CONSUMO ACTUAL DEL SISTEMA DE AGUA DE EMCALI. La empresa de laboratorios Baxter S.A. cuenta con dos sistemas de distribución

interna de agua uno de ellos es el agua que suministra las empresas publicas de

Cali EMCALI que es objetivo de esta pasantia y el otro es un sistema de Pozo

profundo que complementa las necesidades de la empresa para los diferentes

procesos industriales; dichos sistemas funcionan independientemente el uno del

otro.

Para el desarrollo de este objetivo se hizo un seguimiento y toma de datos en la

planta, de los diferentes consumidores de agua de EMCALI durante 6 meses en

los cuales se consigno en una hoja de calculo anexa a este informe que se

desarrollo durante el tiempo de la pasantia y que servirá para la empresa durante

el presente año y los próximos años ya que esta cuenta con cálculos de consumo

mensual y un total anual de agua de EMCALI para luego ser comparados con

consumos de agua de pozo profundo indispensables para hacer la evaluación

económica mensual y anual acerca del los gastos de producción que genera la

empresa por el consumo de agua de EMCALI, a continuación se hace una breve

descripción de los datos que arroja esta hoja de calculo.

La empresa BAXTER S.A. cuenta con unos contadores de agua ubicados en la

entrada de la planta en tres posiciones diferentes repartidos en el perímetro de la

empresa que fueron ubicados para llevar un registro de consumo por parte de las

empresas publicas de Cali mediante estas mediciones y reportes que se brindan

mensualmente por parte de la misma (EMCALI), se toma como un sistema de

referencia para iniciar la evaluación del consumo de agua que la empresa requiere

y consume mensualmente.

42

Por otra parte además de estos medidores la empresa en el sistema de

tratamiento de agua que posee la planta cuenta con horometros, y contadores de

flujo en los equipos de destilación y suavizadores respectivamente brindando

datos diarios de consumo los cuales fueron registrados para después hacer una

totalidad mensual y hacer un reporte por mes de este servicio que requiere la

empresa y desarrollar este objetivo con base en esta fuente confiable, en esta hoja

de calculo se presentan totalidades mensuales de consumo de agua de EMCALI

suavizada y destilada y se agrego también un lugar para la introducción de datos

que corresponde al agua de pozo que serán anexados por personal de la empresa

indicado para hacer el reporte anual y mensual, para que posteriormente sean

comparados los consumos de agua de EMCALI y agua de Pozo profundo.

También se desarrollo factores de consumo como el número de Litros

consumidos vs. Litros Producidos, un promedio de volumen diario en metros

cúbicos; obteniendo así datos muy importantes para la empresa y su evaluación

económica.

Ver Anexos M al V

6.5 EVALUACIÓN MECÁNICA DE LA BOMBA PRINCIPAL DE EMCALI # 3 La empresa cuenta con un sistema de bombeo interno que consta de una bomba

principal denominada por la empresa BOMBA DE EMCALI # 3 la cual será

evaluada a continuación para observar cual es su desempeño actual tanto en

eficiencia y capacidad de suministro a los diferentes consumidores.

La red de agua de EMCALI en la planta es extensa y para realizar el análisis se

eligió un circuito principal de distribución el cual es vital en la producción de la

empresa, además dicho circuito depende fundamentalmente de la eficiencia y

43

TANQUE DE ACOPIO

180.000LTS

BOMBA EMCALI #3

3 5

FILTROS DE ARENA

8 7

6

1 5

11

SUAVIZADORES

5 4

FILTROS DE CARBON

1

6

4

5


DESTILADORES MECO

4” 3”

4”

4”

1.1/2” 1.1/2” 1.1/2”

1.1/2”

2” 2”

2”

2”

3”

2” 2”

2” 2”

3”

2”

2” 2”

2”

4”

2”

CAMBIO DE DIAMETRO DE TUBERIA

2” 2” 2” 2”

capacidad de suministro de la bomba principal de EMCALI # 3 ya que los equipos

que están presentes en este son alimentados por dicha bomba y el fluido de

trabajo es el agua que EMCALI suministra a la empresa.

En primera instancia se dará a conocer un diagrama general del circuito principal

de la red de distribución para hacer una idea mas clara sobre lo que se analizara

empleando la mecánica de fluidos aplicada.

Figura 9. Diagrama de distribución principal e identificación de diámetros de

tubería

El anterior diagrama se realizo con base en los planos realizados en el transcurso

de la pasantia los cuales se referencia a continuación destacando los trayectos de

mayor importancia para la evaluación mecánica de la bomba principal.

44

• Anexo B: Plano 07-AU-01-56 Agua cruda planta 3 filtros de arena y bomba

principal cotas.

• Anexo E: Plano 07-AU-01-58 Agua suave de EMCALI planta 3 suavizadores

cotas.

• Anexo G: Plano 07-AU-01-60 Agua suave EMCALI planta 3 destiladores Meco

cotas.

• Anexo J: Plano 07-AU-01-63 Agua suave EMCALI planta 3 autoclaves cotas.

Como la velocidad recomendada para flujo en tuberías y conductos en líneas de

descarga de bombas oscila entre un rango de 2.4 a 7.5 m/s, para la evaluación

de este sistema se tomo la velocidad inferior ya que se conoce el caudal total que

se necesita para esta rama obtenido por datos recolectados en la planta los cuales

se describen a continuación:

Tabla 5: relación tomada en la sala de maquinas durante un mes en los

contadores de los suavizadores para observar el promedio de consumo de

agua de EMCALI.

45

6.5.1. Análisis energético de la rama de tubería punto A-B. Como la tubería

inicial de descarga tiene un tamaño nominal de 4” y de acuerdo con las

especificaciones y medidas estándar para esta tubería calibre 80 tenemos que:

Tabla 6. Dimensiones tubos de acero – Calibre 80

Tamaño

nominal

Diámetro

exterior

Diámetro interior Área de flujo

(pulg) (pulg)

(mm) (pulg)

(pie) (mm) (pie2) (m2)

4” 4.500 114.3 3.826 0.3188 97.2 0.07986 7.419*10-

3


Hall, 1996. p. 550

Con las especificaciones de la tubería según ecuación (1.5) inicial de descarga se

procede a calcular el caudal de descarga de la bomba.

smv /4.2=

AvQ *=

hmQsmQ

msmQ

/08.64/0178.0

10*419.7*/4.2

3

3

23

=

=

= −

46

Por los datos obtenidos en la planta se sabe que el caudal total que presenta esta

rama por los contadores de flujo ubicados en los suavizadores es de 26.77m3/h o

también 0.00744m3/s

A continuación se detalla la longitud de la tubería y los accesorios presentes en el

tramo A-B que corresponden desde el inicio de la red (bomba de EMCALI # 3)

hasta la entrada de los filtros de arena número 5 y 3.

Figura. 10. Plano distribución punto A-B

47

De acuerdo a la ecuación aplicada a los puntos A y B de la figura 10 y como no

hay energía removida del fluido mediante un dispositivo mecánico, la energía

agregada al fluido a través de bomba ( Ah ) según la ecuación (1.7):

( )2 2

2 1 2 12 1 2A F

p p v vh z z hgγ

− −= + − + + (1.7)

A continuación se procede a calcular las pérdidas Fh , dónde F L Accesoriosh h h= +

Lh = Pérdidas por fricción en el conducto Accesoriosh = Pérdidas por accesorios

Para determinar las pérdidas por fricción (hL), se hace el cálculo utilizando la

ecuación (1.8)

2

. .2L

L Vh fD g

= (1.8)

Ahora se determina el factor de fricción f

• Utilizando el diagrama de Moody

Se procede a calcular el número de Reynolds (NR) a través de la ecuación (1.9)

para determinar el tipo de flujo:

RVD VDN ρμ υ

= = (1.9)

Como las propiedades del agua varían muy poco con respecto la temperatura, la

cual podría oscilar en unos 15°C, entonces en este caso se va a tomar como un

parámetro, donde:

48

Temperatura de trabajo = 20 °C

3998 Kgm

ρ = 321.02*10 Ns

mμ −=

Reemplazando los valores en la ecuación (1.9) del número de Reynolds:

RVDN ρμ

= (1.9)

5.228248

/1002.1)/998()0972.0(/4.2

23

3

=

×⋅⋅

= −

R

R

N

mNsmkgsmN

Como NR > 4000, entonces el flujo es turbulento

Ahora se determina la rugosidad relativa, mediante la ecuación:

Donde ε = 4.6 x 10-4 para el acero comercial o acero soldado

04.2113046.0

2.97==

mmmmD

ε

• Mediante la ecuación (1.10):

( )

2

0,9

0, 25

1 5,743,7 R

f

LogD Nε

=⎡ ⎤⎛ ⎞⎢ ⎥⎜ ⎟+⎢ ⎥⎜ ⎟⎜ ⎟⎢ ⎥⎝ ⎠⎣ ⎦

(1.10)

49

Reemplazando los valores:

2

5.22824874.5

046.07.927.3

19.0

25.0

⎥⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢⎢

⎣

⎡

⎟⎟⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜⎜⎜

⎝

⎛

+⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

=

Log

f 2108.1 −×=f

Dónde 018.0=f

Ahora se reemplazan los valores en la ecuación (1.8) para determinar las

pérdidas por fricción:

gV

DLfhL 2

2

⋅⋅= (1.8)

Dónde la longitud L se encuentra en el plano 07-AU-01-56 Agua cruda planta 3

filtros de arena y bomba principal cotas.

( )( )2

2

/81.92/4.2

0927.023.17018.0

smsm

mmhL ⋅⋅=

mhL 98.0=

En este sistema se presentan pérdidas debido a la DILATACION GRADUAL ya

que la bomba posee un diámetro nominal inicial de 3” exactamente a la salida del

la bomba y se calculan mediante la ecuación (1.11):

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

gvKh gradualdilatacion 2

12

_ (1.11)

50

Tabla 7. Dimensiones tubos de acero – Calibre 80

Tamaño

nominal

Diámetro

exterior

Diámetro interior Área de flujo

(pulg) (pulg)

(mm) (pulg)

(pie) (mm) (pie2) (m2)

3” 3.500 88.9 2.900 0.2417 73.7 0.04590 4.264*10-3


Hall, 1996. p. 550

Donde 1v es la velocidad del conducto menor que esta a la salida de la bomba

2.4m/s que tiene un diámetro nominal de 3” y K depende de la relación del

diámetro de las dos tuberías y el ángulo de cono, θ . Para el caso de este sistema

la relación entre los diámetros es.

31.1900.2826.3

1

2 ==DD

Y el ángulo de cono es de 30º

51

Tabla 8. Coeficiente de Resistencia – Dilatación- gradual

ANGULO DE CONO

D2 / D1 15º 30º 45º 60º

1,1 0,05 0,16 0,20 0,23

1,2 0,09 0,25 0,33 0,37

1,4 0,12 0,36 0,47 0,53

1.6 0,14 0,42 0,54 0,61

1.8 0,15 0,44 0,58 0,65

2.0 0,16 0,46 0,60 0,68


Hall, 1996. p. 274

De la tabla anterior se toma un valor por encima de la relación de diámetros es

decir K=0.36

Se reemplazan los valores para determinar las pérdidas por DILATACION

GRADUAL:

( )⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

)/81.9(2/4.236.0 2

2

smsmhL

mhL 1.0=

52

Luego se procede a calcular las pérdidas menores, las cuales suceden cuando

hay un cambio en la sección cruzada de la trayectoria del flujo, en la dirección del

flujo o cuando la trayectoria del flujo se encuentra obstruida.

Ahora se procede a calcular las pérdidas por accesorios Accesoriosh codos a 90°, tes,

y válvulas en la tubería de la siguiente manera:

ValvulasTescodosAccesorios hhhh ++=

Del plano 07-AU-01-56 tramos A-B tienen 3 codos a 90º.

Ver anexo C

Para calcular las perdidas presentes en los accesorios se tomaran datos de la

tabla 2

Donde eLD

=Proporción de longitud equivalente (depende del tipo de accesorio)

Tf =Factor de fricción en el conducto (depende del diámetro) (Tabla 3)

(1.11)

De la tabla 2 se determina el eLD

(Proporción de longitud equivalente en diámetro

de conducto), el cual es:

30eLD

=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

gVKhCodos 2

32

53

De la tabla 3 se determina el Tf (factor de fricción en el conducto de 4” de diámetro

nominal), el cual es:

Tf = 0,017

Reemplazando el factor K (Coeficiente de resistencia)

51.0017.030 =⋅=K

Se determinan las pérdidas por codos:

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

gVKhCodos 2

32

( )( )⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛= 2

2

/81.92/4.251.03

smsmhCodos

(1.11)

mhCodos 45.0=

Del plano 07-AU-01-56 tramo A-B tiene 2 Tes de tipo a través de una rama ( Tesh )

Ver anexo C

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

gVKhTes 2

22

(1.11)

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

gVKhTes 2

22

Donde .eT

LK fD

=

eLD

=Proporción de longitud equivalente en diámetro de conducto.

Tf =Factor de fricción en el conducto (depende del diámetro)

54


, para tes a través de una rama el cual es:

60=DLe

De la tabla 3 se determina el Tf , para tubería de 4” el cual es:

Tf = 0,017

Reemplazando el factor K (coeficiente de resistencia) es:

02.1017.060 =⋅=K

Ahora se determinan las pérdidas por Tes:

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

gVKhTes 2

22

( )( )⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛= 2

2

/81.92/4.202.12

smsmhTes

mhTes 6.0=

Entonces las pérdidas por codos a 90° y por Tes en la tubería

mmh TesCodos 6.045.0_ +=

mh TesCodos 04.1_ =

55

Pérdidas en Válvulas:

Del plano 07-AU-01-56 tramos A-B tienen 2 Válvulas de ángulo completamente

abiertas

.

gVKhVàlvula 2

*2

= (1.11)

Donde .eT

LK fD

=

eLD

=Proporción de longitud equivalente

Tf =Factor de fricción en el conducto (depende del diámetro) (Tabla 2)


, el cual es:

150=DLe

De la tabla 2 se determina el Tf , el cual es:

Tf = 0,017

Reemplazando el factor K es:

55.2017.0150 =⋅=K

56

Se determinan las pérdidas en las válvulas:

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

gVKhVàlvula 2

*22

(1.11)

( )⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

)/81,9(2/4.255.22

2

smsmhVàlvula

mhVàlvula 5.1=

Las pérdidas por accesorios en la tubería son:

ValvulasTescodosAccesorios hhhh ++=

mmmhAccesorios 5.145.06.0 ++=

mhAccesorios 54.2=

Luego se reemplazan todas las pérdidas:

mh

mmh

hhhh

F

F

AccesoriosgradualDilatacionLF

62.3

54.21.098.0

_

=

++=

++=

Las pérdidas calculadas anteriormente obedecen a cálculos teóricos con una

velocidad de 2.4m/s recomendada para velocidades en tuberías de descarga de

bombas centrifugas se escogió dicha velocidad para cumplir con el caudal tomado

en los medidores de los suavizadores (ver TABLA 5) cumpliendo de esta manera

57

el balance de caudal que entra en la rama y obedeciendo principios que relacionan

las velocidades de flujo de volumen y las perdidas de perdidas de cabeza para

sistemas con dos o mas ramas.

Ecuación (1.18)

Ahora la ecuación de la energía para el tramo A-B según la caída de presión

registrada en los manómetros ubicados a la salida de la BOMBA #3 DE EMCALI y

el manómetro ubicado en el filtro de arena # 3 que corresponde al punto B y

Como no hay variación en la velocidad del fluido y no hay pérdidas por diferencia

de alturas considerables, entonces la ecuación (1.7) quedaría:

33

3___

10*79.9

897.792238.828

mN

kPakPapPh fentradabombadesalida

BA−

=−

=− γ

mh BA 61.3=−

Estos dos resultados tanto teóricos como reales no tiene mucha diferencia con la

velocidad supuesta entones se seguirá tomando dicha velocidad para los análisis

siguientes.

6.5.2. Análisis energético de la rama de tubería punto B-C. Ahora analizaremos

las perdidas en el tramo B-C que corresponde a la entrada y salida del agua en los

filtros de arena incluyendo longitudes de tubería accesorios y filtros.

Cba QQQQQ ++== 21

58

Figura.11. Plano distribución punto B-C

• Pérdidas en los Filtros de arena 3 y 5

53__ fafaarenadefiltros hhh +=

De la ecuación (1.7) de la energía para el filtro de arena # 5 se tiene que:

2 2

2 2A A B B

A CA BP V P VZ h Z

g gγ γ+ + − = + + (1.7)

Las presiones de entrada y de salida correspondientes para este filtro fueron

tomadas en la sala de maquinas de la empresa por consiguiente con la siguiente

ecuación se puede calcular la perdida en este filtro de arena.


de alturas, entonces la ecuación quedaría:

59

33

5

10*79.9

4.7587.806

mN

kPakPapPh salentfa

−=

−=

γ

mhfa 92.45 =

Para el filtro de arena # 3 se procede de la misma manera entonces tenemos que:

33

3

10*79.9

6.7449.792

mN

kPakPapPh salentfa

−=

−=

γ

mhfa 93.43 =

El siguiente paso para seguir con el análisis de este tramo y como podemos

observar es un sistema de dos ramas que se unen en un conducto común con

diferentes diámetros de tuberías se realizara un diagrama para observar su

configuración mas detalladamente.

Figura.12. Diagrama de configuración tramo B-C

60

Ahora decimos que:

(1.18)

aaa vAQ = (1.5)

bbb vAQ =

bbaa vAvAQ +=1

Ecuación (1.19)

Para la rama (A) y (B) tenemos la expresión de perdidas de cabeza en términos

de las velocidades de cada una de la siguiente manera con las ecuaciones (1.8) y

(1.11) de acuerdo al tipo de accesorio que se presenta de la siguiente manera:

Punto (A)

(Ver Anexo B: Plano 07-AU-01-56 comentarios)

{

{gradualdilatación

a

fricción

aa

válvulas

aeaT

tes

aeaT

Codos

aeaT

gradualnconttració

a

gvk

gv

DL

f

gv

DLf

gv

DLf

gv

DLf

gvkh

_

22

222

_

21

22

2223

2

4434421

44 344 2144 344 2144 344 21

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=

ba QQQQ +== 21

ba hhh ==−21

61

Donde tenemos los siguientes datos:

• =aTf Para tubería de acero diámetro 3”= 0.018 (según tabla 2)

• =DLe Para codos de 90º estándar = 30 (según tabla 1)

• =DLe Para tes de flujo a través de una rama = 60 (según tabla 2)

• =DLe Para válvulas de bola = 3 (según tabla 1)

• Para el factor de fricción =af en la tubería de 3”

RVDN ρμ

= (1.9)

173064

/1002.1)/998()0737.0(/4.2

23

3

=

×⋅⋅

= −

R

R

N

mNsmkgsmN

Como NR > 4000, entonces el flujo es turbulento.


1602046.0

7.73==

mmmmD

ε


62

( )

2

0,9

0, 25

1 5,743,7 R

f

LogD Nε

=⎡ ⎤⎛ ⎞⎢ ⎥⎜ ⎟+⎢ ⎥⎜ ⎟⎜ ⎟⎢ ⎥⎝ ⎠⎣ ⎦

(1.10)


2

17306474.5

046.07.737.3

19.0

25.0

⎥⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢⎢

⎣

⎡

⎟⎟⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜⎜⎜

⎝

⎛

+⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

=

Log

af 21098.1 −×=af

Dónde 0198.0=af

• 31.10737.00972.01 ==→

mm

DDk

acontración y un ángulo de cono de 30º

• 063.0=contraciónk (según Figura.3.)

• 31.10737.00972.02 ==→

mm

DDk

adilatación y un ángulo de cono de 30º

• 31.0=dilataciónk (según Figura.3.)

La longitud total de la tubería de 3”del tramo B-C según anexo C: plano 07-AU-01-

56 (Figura. 11) es igual a 6.065m

63

( ) ( )( ) ( )( ) ( )( )

( )434214444 34444 21

44 344 2144 344 21444 3444 2144 344 21

gradualdilatación

a

fricción

a

válvulas

a

tes

a

Codos

a

gradualnconttració

a

gv

gv

gv

gv

gv

smsmh

_

22

222

_

2

2

231.0

20737.0065.60198.0

23018.0

260018.0

230018.03

/8.9(2/4.2063.0

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+=

43421434214434421434214342143421

gradualdilatación

a

fricción

a

válvulas

a

tes

a

Codos

a

gradualnconttracióa g

vg

vg

vg

vg

vh

_

22222

_

2

231.0

263.1

20594.0

2188.1

2782.110*85.1 ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+= −

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+=

gvh a

a 297.40185.0

2

Para el tramo (b) tenemos la ecuación (1.8) y (1.11) de acuerdo al tipo de pérdida.

443442144 344 2144 344 2144 344 21fricción

bb

válvulas

bebT

tes

bebT

Codos

bebTb g

vDLf

gv

DLf

gv

DLf

gv

DLfh ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

22

22

22

22

2222

• =bTf Para tubería de acero diámetro 4”= 0.017 (según tabla 2.)


• =DLe Para tes de flujo a través de una rama = 60 (según tabla 1.)

• =DLe Para válvulas de bola = 3 (según tabla 1.)

• Para el factor de fricción =bf en la tubería de 4”

RVDN ρμ

= (1.9)

64

228248

/1002.1)/998()0972.0(/4.2

23

3

=

×⋅⋅

= −

R

R

N

mNsmkgsmN



2113046.0

2.97==

mmmmD

ε


( )

2

0,9

0, 25

1 5,743,7 R

f

LogD Nε

=⎡ ⎤⎛ ⎞⎢ ⎥⎜ ⎟+⎢ ⎥⎜ ⎟⎜ ⎟⎢ ⎥⎝ ⎠⎣ ⎦

(1.10)


2

22824874.5

046.02.977.3

19.0

25.0

⎥⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢⎢

⎣

⎡

⎟⎟⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜⎜⎜

⎝

⎛

+⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

=

Log

bf 210*85.1=bf

Dónde 0185.0=bf

La longitud total de la tubería de 4”del tramo B-C según Anexo C: plano 07-AU-01-

56 es igual a 2.6m

65

( )( ) ( )( ) ( )( )

( )4444 34444 21

44 344 21444 3444 21444 3444 21

fricción

b

válvulas

b

tes

b

Codos

bb

gv

gv

gv

gvh

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

20972.06.2

0185.02

23017.02

260017.02

230017.02

2

222

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

gvh

gv

gv

gv

gvh

bb

fricción

b

válvulas

b

tes

b

Codos

bb

2152.4

299.0

2102.0

204.2

202.1

2

2222

43421434214342143421

Según la ecuación:

(1.19)

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

gv

gv ba

2152.4

297.40185.0

22

0185.091.0 −= ba vv

Reemplazando la ecuación (1.5) en (1.18) tenemos que:

bbaa vAvAQ +=1

( ) bbba vAvAQ +−= 0185.091.01

ba hh =

66

( )

( )

( )

bbb

a

aaa

a

a

ba

b

b

b

bbaba

vAQ

smsmmQ

vAQ

smv

smv

vv

smv

smv

vsm

vAAvAQ

=

=×=

=

=

−=

−=

=

==

×−+×=

+−=

−

−−−

/0026.0/60.010*264.4

/60.0

0185.0/67.091.0

078.091.0

/67.0

/67.0011221.000744.0

10*264.40185.010*419.7)10*264.4(91.0/00744.0

0185.091.0

323

3333

1

( )( )

( )( ) mh

smsmh

mhsmsmh

smsmmQ

bb

aa

b

092.0/8.92/60.0152.4

14.0/8.92/67.097.40185.0

/005.0/67.010*419.7

2

2

2

2

323

=→⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

=→⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+=

=×= −

67

8 7 6

1 5

11

SUAVIZADORES

5 4

FILTROS DE CARBON


4”

1.1/2”

1.1/2”

1.1/2”

1.1/2”

2” 2”

2”

2”

3”

2”

2”

2” 2”

3” 4”

2”

2” 2” 2” 2”

Q1 PUNTO C

Qa

Qa1 Qa2

Qb

Qb1

Qb2

1.1/2”

Qc Qd

3” Qa1+Qb+Qc+Qd=Qe

Qe

Qe1

Qe2

Qe2

Qa2

Qe2-4 Qe2-5+Qa2

Q1-Qe1

PUNTO D

6.5.3. Análisis energético en el Tramo de tubería punto C-D. Para seguir con el

análisis es necesario Ver los anexos C, E, G, K, de acuerdo al tramo analizado A continuación se desarrolla el tramo C-D, área de suavizadores los cuales

conforman una amplia red de distribución que se analizara para determinar las

pérdidas causadas por los accesorios longitudes de tubería y los mismos

suavizadores.

Para un cómodo análisis se ha desarrollado un diagrama en el cual se describe la

distribución del tramo C-D:

Figura. 13: diagrama de configuración tramo C-D

68

Como el caudal total Q= 0.00744m3/s y la red se divide en cuatro ramas que

conducen a los diferentes suavizadores del sistema (Ver arriba Figura. 13 Y

TABLA 5 (Ver comentarios anexo C: planos 07-AU-01-56 y teniendo en cuenta los

datos recogidos durante la pasantia en la de maquinas los caudales

correspondientes para cada rama según datos adquiridos en la planta son:

Qa= 0.003m3/s

Qb= 0.0028m3/s

Qc= 0.0017m3/s

Qd= 0 (El suavizador #5 se encuentra fuera de servicio)

Del punto C hasta la entrada de la rama (a) (ver anexo C: plano 07-AU-01-56) hay

una distancia de tubería y accesorios que producen pérdidas que se deben tener

en cuenta, mediante la ecuación (1.8) y (1.11) se expresa de la siguiente manera:

44 344 21444 3444 21444 3444 21fricción

aCaC

Codos

aCeaTC

Codos

aCeaTCaC g

vDLf

gv

DLf

gv

DLfh ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= −

−−

−−

−− 222

2

º45_

2

º90_

2

La distancia del punto (C) hasta la entrada a la rama (a) en tubería es de 2.29m

según Anexo C: plano 07-AU-01-56. (Comentarios)

El caudal que sale de los filtros de arena en el punto C del sistema de bombeo

es igual al caudal de entrada en el punto B Q=0.00744m3/s

• =−aTCf Para tubería de acero diámetro 4”= 0.017 (según tabla 2)


69


• Para el factor de fricción =−aCf en la tubería de 4”

RVDN ρμ

= (1.9)

228249

/1002.1)/998()0972.0(/4.2

23

3

=

×⋅⋅

= −

R

R

N

mNsmkgsmN



2113046.0

2.97==

mmmmD

ε


( )

2

0,9

0, 25

1 5,743,7 R

f

LogD Nε

=⎡ ⎤⎛ ⎞⎢ ⎥⎜ ⎟+⎢ ⎥⎜ ⎟⎜ ⎟⎢ ⎥⎝ ⎠⎣ ⎦

(1.10)


70

( )

2

22824974.5

21137.31

9.0

25.0

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

− =Log

aCf 210*86.1 −− =aCf

Dónde 0186.0=−aCf

( ) ( )44444 344444 214444 34444 214444 34444 21

fricciónCodosCodos

aC smsm

smsm

smsmh ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=− )/8.9(2

)/4.2(0972.0

29.20186.0)/8.9(2

)/4.2(16017.0)2()/8.9(2

)/4.2(30017.0 2

2

º45_

2

2

º90_

2

2

{ { {fricciónCodosCodos

aCh 13.016.014.0º45_º90_++=−

mh aC 43.0=−

Las pérdidas presentes en la tubería de 4” desde el punto C hasta la entrada a la

rama

(b) Será las perdidas aCh − más las perdidas de la longitud de la tubería de 4” que

dista desde la entrada de la rama (a) hasta la entrada de la rama (b).

(Ver Anexo C comentarios )

La distancia de la rama (a) hasta la entrada a la rama (b) en tubería es de 2.1m

según Anexo C: plano 07-AU-01-56.

Para la velocidad entre la rama (a) y la rama (b) se debe utilizar el caudal que

entra en (a) menos el caudal total

baa QQQ −=−1

71

smm

smv

smsmsm

ca /6.010*419.7

/00444.0

/00444.0/003.0/00744.0

23

3

333

==

=−

−−

44 344 21fricción

aCcaaCbC g

vDLfhh ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+= −

−−− 2

2

0185.0=−baf

( )

mh

smsmmh

bC

fricción

bC

44.0

)/8.9(2/6.0

0972.01.20185.043.0 2

2

=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=

−

−

44444 344444 21

Para las perdidas en el tramo que comprende desde la entrada de la rama (b)

hasta la entrada de la rama (c) se sigue de la misma manera.

La distancia de la rama (b) hasta la entrada a la rama (c) en tubería es de 1.75m

según Anexo C: plano 07-AU-01-56.

smm

smv

smsmsm

QQQ

cb

cbcba

/36.010*419.7

/00274.0

/00274.0/0017.0/00444.0

23

3

333

==

=−

=−

−−

−−

72

44 344 21fricción

cbcbbCcC g

vDLfhh ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+= −

−−− 2

2

017.0=−cbf

( )

mh

smsmmmh

bC

fricción

bC

442.0

)/8.9(2/36.0

0972.075.1017.044.0 2

2

=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=

−

−

44444 344444 21

Como ya se obtuvo las perdidas ocasionadas por el trayecto que corresponde

desde el punto C hasta la entrada de la rama (c) y como las ramas (a) y (b)

suministran agua a cuatro suavizadores tenemos dos ramas mas internas por

cada rama de la siguiente manera la rama (a) se divide en dos ramas (a1) y (a2) y

la rama (b) se divide en dos ramas (b1) y (b2) mientras que las ramas (c) y (d)

abastecen un suavizador cada una (Ver comentarios Anexo C:)

6.5.4. Análisis energético de la rama (a). Ahora se tomara la rama (a) para hacer

el análisis de perdida de carga con todos sus accesorios y longitudes de tuberías

presentes en las ramas internas de los suavizadores numero 8 y 11.

La rama (a) tiene un recorrido inicial de tubería de 2” antes de ramificarse para

abastecer los suavizadores numero 8 y 11 dicha distancia mas los accesorios

presentes ocasionan perdidas al sistema que se calcularan a continuación.

73

El caudal correspondiente para esta rama es:

smmsmv

smQ

a

a

/57.110*905.1

/003.0

/003.0

23

3

3

==

=

−

{ 443442144 344 2144 344 21fricción

aa

válvulas

aeaT

Codos

aeaT

gradualnconttració

caaa g

vDL

fg

vDLf

gv

DLf

gvkh ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=− 222

32

222

_

2

21


• =aTf Para tubería de acero diámetro 2”= 0.019 (según tabla 2.)

• =DLe Para codos de 90º estándar = 30 (según tabla 1.)



RVDN ρμ

= (1.9)

75963

/1002.1)/998()0493.0(/57.1

23

3

=

×⋅⋅

= −

R

R

N

mNsmkgsmN


74


1071046.0

3.49==

mmDε


( )

2

0,9

0, 25

1 5,743,7 R

f

LogD Nε

=⎡ ⎤⎛ ⎞⎢ ⎥⎜ ⎟+⎢ ⎥⎜ ⎟⎜ ⎟⎢ ⎥⎝ ⎠⎣ ⎦

(1.10)


( )

2

7596374.5

10717.31

9.0

25.0

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

=Log

af 2102.2 −×=af

Dónde 022.0=af

• 97.10493.00972.01 ==→

mm

DDk



La longitud total de la tubería de 2”del tramo (a) hasta la ramificación de (a1) y (a2)

según Anexo C: plano 07-AU-01-56 es igual a 12.88m.

75

( )( ) ( )( ) ( )

( ) ( )( ) ( )( )

( ) ( )( )

{ {

mh

mmmmh

smsmm

smsm

smsm

smsmh

aaa

fricciónválvulaCodosgradualnconttracióaaa

fricción

válvulasCodosgradualnconttració

aaa

13.1

73.000716.022.0078.0

/8.92/57.1

0493.088.12022.0

/8.92/57.13019.0

/8.92/57.130019.03

/8.9(2/4.2264.0

21

_21

2

2

2

2

2

2

_

2

22

21

=

+++=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+=

−

−

−

43421321

44444 344444 21

4444 34444 214444 34444 21444 3444 21

6.5.5. Análisis energético de la rama (a1) y (a2). A continuación se tomara las

ramas (a1) y (a2) para su análisis de perdidas en el sistema.

21 aaa QQQ +=

111 aaa vAQ =

222 aaa vAQ =

22111 aaaa vAvAQ +=

21 aaa hhh ==

Para la rama (a1) y (a2) tenemos la expresión de perdidas de cabeza en términos

de las velocidades de cada una de la siguiente manera.

Rama (a1) (Ver comentarios Anexo C)

76

Por datos tomados en la empresa el caudal correspondiente según contadores de

flujo durante 30 días (Ver tabla 5) para el suavizador numero 8 que corresponde la

rama a1.

Es igual 4.629m3/h aproximadamente 0.00129m3/s.

Entonces la velocidad correspondiente para tubería de 2” es Igual:

smm

smva /7.010*905.1

/00129.023

3

==

La velocidad correspondiente para tubería de 11/2” es igual:

smm

smva /14.110*140.1

/00129.023

3

==∗

Según la ecuación (1.8) y (1.11) tenemos que:

{

{gradualdilatación

a

tuberiafricción

aa

tuberiafricción

aa

válvula

aeaT

válvula

aeaT

tes

aeaT

Codos

aeTa

gradualncontracció

aa

gvk

gv

DLf

gv

DLf

gv

DLf

gv

DLf

gv

DLf

gv

DLf

gvkh

_

2

"2/11__

2

"2__

21

"2_

21

"2/11_

2

21

21

1

_

2

1

22222

22

211

2

+⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+

⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=

∗∗

4434421443442144 344 2144 344 21

44 344 21444 3444 21



• =aTf Para tubería de acero diámetro 11/2”= 0.021 (según tabla 2.)

77





RVDN ρμ

= (1.9)

75731

/1002.1)/998()0493.0(/57.1

23

3

=

×⋅⋅

= −

R

R

N

mNsmkgsmN



1071046.0

3.49==

mmDε


( )

2

0,9

0, 25

1 5,743,7 R

f

LogD Nε

=⎡ ⎤⎛ ⎞⎢ ⎥⎜ ⎟+⎢ ⎥⎜ ⎟⎜ ⎟⎢ ⎥⎝ ⎠⎣ ⎦

(1.10)

78


( )

2

7573174.5

10717.31

9.0

25.0

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

=Log

af 210*27.2 −=af

Dónde 0227.0"2 =af

• Para el factor de fricción =af en la tubería de 11/2”

RVDN ρμ

= (1.9)

58526

/1002.1)/998()0381.0(/57.1

23

3

=

×⋅⋅

= −

R

R

N

mNsmkgsmN



829046.0

1.38==

mmDε


( )

2

0,9

0, 25

1 5,743,7 R

f

LogD Nε

=⎡ ⎤⎛ ⎞⎢ ⎥⎜ ⎟+⎢ ⎥⎜ ⎟⎜ ⎟⎢ ⎥⎝ ⎠⎣ ⎦

(1.10)

79


( )

2

5852674.5

8297.31

9.0

25.0

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

=Log

af 21043.2 −×=af

Dónde 0243.0"2/11 =af

• 29.10381.00493.0

"2/11

"2 ==→mm

DDka



• 29.10381.00493.0

"2/11

"2 ==→mm

DDka



La longitud total de la tubería de 2”del tramo (a1) según Anexo C y E: plano 07-

AU-01-56 y 07-AU-01-58 respectivamente es igual a 18.26m.

La longitud total de la tubería de 11/2”del tramo (a1) según Anexo C plano 07-AU-

01-56 y Anexo E: plano 07-AU-01-58 es igual a 3.81m.

(Ver comentarios de anexos correspondientes)

Remplazando los valores correspondientes a la siguiente ecuación:

80

( )( ) ( )( )( ) ( )

( ) ( )( )( ) ( )( )

( ) ( )( ) ( ) ( )

( )( )

( )

( )( )

( )( )44 344 2144444 344444 21

44444 344444 21444 3444 21444 3444 21

4444 34444 2144444 344444 2144 344 21

gradualdilatacióntuberiafricción

tuberiafricciónválvulaválvula

tesCodosgradualncontracció

a

gsm

gsmm

gsmm

gsm

gsm

gsm

gsm

gsmh

_

2

"2/11__

2

"2__

2

"2_

2

"2/11_

2

22

_

2

1

2/7.013.0

2/14.1

0381.081.30243.0

2/7.0

0493.026.180227.0

2/7.03019.0

2/14.13021.0

2/7.060019.02

2/7.030019.011

2/7.013.0

+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+=

{ { 43421

4342143421321321321

gradualdilatacióntuberiafriccióntuberiafricción

válvulaválvulatesCodosgradualncontraccióah

_"2/11__"2__

"2_"2/11__1

00325.016.021.0

001425.000418.0057.01568.00033.0

++

+++++=

mha 6.01 =

Para el suavizador numero 11 que corresponde la rama a2 es igual 5.91m3/h

aproximadamente 0.001642m3/s.

Entonces la velocidad correspondiente para tubería de 2” es Igual:

smm

smva /87.010*905.1

/001642.023

3

2 ==

La velocidad correspondiente para tubería de 11/2” es igual:

81

smm

smva /44.110*140.1

/001642.023

3

2 ==∗

Tramo (a2) según la ecuación (1.8) y (1.11)

32144 344 21

443442144 344 2144 344 21444 3444 21321

gradualdilatación

a

tuberiafricción

aa

tuberiafricción

aa

válvula

aeaT

tes

aeaT

Codos

aeTa

gradualncontracció

aa

gvk

gv

DLf

gv

DL

fg

vDLf

gv

DLf

gv

DLf

gvkh

_

22

"2/11__

2

2

"2__

22

"2_

22

22

22

1

_

22

2

22

225

2212

2

+⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=

∗



• =aTf Para tubería de acero diámetro 11/2”= 0.021 (según tabla 2.)





Dónde 0227.0"2 =af

• Para el factor de fricción =af en la tubería de 11/2”

• Dónde 0243.0"2/11 =af

82



La longitud total de la tubería de 2”del tramo (a2) según Anexo C y E plano 07-AU-

01-56 y 07-AU-01-58 es igual a 16.09m.

La longitud total de la tubería de 11/2”del tramo (a2) según Anexo C y E planos

07-AU-01-56 y 07-AU-01-58 es igual a 3.45m.


{gradualdilatación

a

tuberiafricción

aa

tuberiafricción

aa

válvula

aeaT

tes

aeaT

Codos

aeTa

gradualncontracció

aa

gvk

gv

DLf

gv

DL

fg

vDLf

gv

DLf

gv

DLf

gvkh

_

2

"2/11__

2

2

"2__

21

"2_

21

22

22

1

_

22

2

22

225

2212

2

+⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=

∗

44 344 21

443442144 344 2144 344 21444 3444 21321

( ) ( )( )( ) ( ) ( )( ) ( )

( )( )( ) ( ) ( ) ( )

( )44 344 21

44444 344444 2144444 344444 214444 34444 21

4444 34444 2144444 344444 2144 344 21

gradualdilatación

tuberiafriccióntuberiafricciónválvula


a

gsm

gsm

gsm

gsm

gsm

gsm

gsmh

_

2

"2/11__

2

"2__

2

"2_

2

22

_

2

2

2/87.013.0

2/44.1

0381.045.30243.0

2/87.0

0493.009.160227.0

2/87.03019.05

2/87.060019.0

2/87.030019.012

2/87.013.0

+

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+=

83

{ { { 32132132143421gradualdilatacióntuberiafriccióntuberiafricciónválvulatesCodosgradualncontracció

ah_"2/11__"2__"2__

2 013.023.029.0011.0044.026.000502.0 ++++++=

mha 86.02 =

Las perdidas causadas por los suavizadores 11 y 8 presentes en el sistema de

bombeo se presentan a continuación aplicando la ecuación de la energía

reemplazando las presiones de entrada y de salida correspondientes que fueron

tomadas en la sala de maquinas durante la pasantia.


de alturas.

Entonces la ecuación quedaría:

33

11_

10*79.9

581.682055.717

mN

kPakPapPh salentsuavizador

−=

−=

γ

mhsuavizador 53.311_ =

Para el suavizador # 8 se procede de la misma manera entonces tenemos que:

33

8_

10*79.9

897.661476.689

mN


−=

−=

γ


84

6.5.6. Análisis energético de la rama (b). Ahora se tomara la rama (b) para

hacer el análisis de pérdida de carga con todos sus accesorios y longitudes de

tuberías presentes en las ramas internas de los suavizadores 7 y 6.

La rama (b) tiene un recorrido inicial de tubería de 2” antes de ramificarse para

abastecer los suavizadores numero 7 y 6 dicha distancia mas los accesorios

presentes ocasionan perdidas al sistema que se calcularan a continuación.

El caudal correspondiente para esta rama es:

smmsmv

smQ

b

b

/47.110*905.1

/0028.0

/0028.0

23

3

3

==

=

−

443442144 344 2144 344 2144 344 21321fricción

aa

tes

aeaT

válvulas

aeaT

Codos

aeaT

gradualnconttració

babbb g

vDL

fg

vDLf

gv

DLf

gv

DLf

gv

kh ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=− 222

22

22

2222

_

2_

21






85

RVDN ρμ

= (1.9)

70907

/1002.1)/998()0493.0(/47.1

23

3

=

×⋅⋅

= −

R

R

N

mNsmkgsmN



1071046.0

3.49==

mmDε


( )

2

0,9

0, 25

1 5,743,7 R

f

LogD Nε

=⎡ ⎤⎛ ⎞⎢ ⎥⎜ ⎟+⎢ ⎥⎜ ⎟⎜ ⎟⎢ ⎥⎝ ⎠⎣ ⎦

(1.10)


( )

2

7090774.5

10717.31

9.0

25.0

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

=Log

af 2102.2 −×=af

Dónde 022.0=af

• 97.10493.00972.01 ==→

mm

DDk

bcontración y un ángulo de cono de 120º

86


La longitud total de la tubería de 2”de la rama (b) hasta la ramificación de (b1) y

(b2) según Anexo C: plano 07-AU-01-56 es igual a 1.84m.

(Ver cotas anexo C)

443442144 344 2144 344 2144 344 21321

fricción

aa

tes

aeaT

válvulas

aeaT

Codos

aeaT

gradualnconttració

babbb g

vDL

fg

vDLf

gv

DLf

gv

DLf

gv

kh ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=− 222

22

22

2222

_

2_

21

( )( ) ( )( ) ( )

( )

( )( ) ( )( ) ( )( ) ( )

( ) ( ) ( )( )

{

mh

mmmmmh

smsmm

smsm

smsm

smsm

smsmh

bbb

fricciónválvulatesCodosgradualnconttracióbbb

fricciónválvulastes

Codosgradualnconttració

bbb

43.0

0905.00063.0126.013.0078.0

/8.92/47.1

0493.084.1022.0

/8.92/47.13019.0

/8.92/47.160019.0

/8.92/47.130019.02

/8.9(2/4.2264.0

21

_21

2

2

2

2

2

2

2

2

_

2

22

21

=

++++=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+=

−

−

−

32143421321321

44444 344444 214444 34444 214444 34444 21

4444 34444 21444 3444 21

6.5.7. Análisis energético de la rama (b1) y (b2). A continuación se tomara las

ramas (b1) y (b2) para su análisis de perdidas en el sistema.

Para la rama (b1) y (b2) tenemos la expresión de perdidas de cabeza en términos

de las velocidades de cada una de la siguiente manera.

Rama (b1) según la ecuación (1.8) y (1.11)

87

{

{gradualdilatación

b

tuberiafricción

ba

tuberiafricción

ba

válvula

beaT

válvula

beaT

tes

beaT

Codos

beTa

gradualncontracció

ab

gvk

gv

DLf

gv

DL

fg

vDLf

gv

DLf

gv

DLf

gv

DLf

gvkh

_

2

"2/11__

21

"2__

21

"2_

21

"2/11_

21

21

21

1

_

2

1

222222

22

28

2

+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=

4434421443442144 344 2144 344 21

44 344 2144 344 21



• =aTf Para tubería de acero diámetro 11/2”= 0.021 (según tabla 2)




• Para el factor de fricción ="2bf en la tubería de 2”

RVDN ρμ

= (1.9)

70907

/1002.1)/998()0493.0(/47.1

23

3

=

×⋅⋅

= −

R

R

N

mNsmkgsmN



88

1071046.0

3.49==

mmDε


( )

2

0,9

0, 25

1 5,743,7 R

f

LogD Nε

=⎡ ⎤⎛ ⎞⎢ ⎥⎜ ⎟+⎢ ⎥⎜ ⎟⎜ ⎟⎢ ⎥⎝ ⎠⎣ ⎦

(1.10)


( )

2

7090774.5

10717.31

9.0

25.0

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

=Log

af 210*29.2 −=af

Dónde 0229.0"2 =bf

• Para el factor de fricción ="2/11bf en la tubería de 11/2”

RVDN ρμ

= (1.9)

54800

/1002.1)/998()0381.0(/47.1

23

3

=

×⋅⋅

= −

R

R

N

mNsmkgsmN



89

829046.0

1.38==

mmDε


( )

2

0,9

0, 25

1 5,743,7 R

f

LogD Nε

=⎡ ⎤⎛ ⎞⎢ ⎥⎜ ⎟+⎢ ⎥⎜ ⎟⎜ ⎟⎢ ⎥⎝ ⎠⎣ ⎦

(1.10)


( )

2

5480074.5

8297.31

9.0

25.0

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

=Log

bf 21043.2 −×=bf

Dónde 0243.0"2/11 =bf

• 29.10381.00493.0

"2/11

"2 ==→mm

DDkb

bcontración y un ángulo de cono de 120º


• 29.10381.00493.0

"2/11

"2 ==→mm

DDka



La longitud total de la tubería de 2”del tramo (b1) según Anexo C y E plano 07-AU-

01-56 y 07-AU-01-58 es igual a 5.32m.

La longitud total de la tubería de 11/2”del tramo (b1) según Anexo C y E plano 07-

AU-01-56 y 07-AU-01-58 es igual a 2.67m.

90

(Ver cotas en anexos C y E)


( )( ) ( )( )( ) ( )

( ) ( )( )( ) ( )( )

( ) ( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( )434214444 34444 21

4444 34444 2144 344 2144 344 21

444 3444 214444 34444 2143421

gradualdilatación

b

tuberiafricción

b

tuberiafricción

b

válvula

b

válvula

b

tes

b

Codos

b

gradualncontracció

bb

gv

gvm

gvm

gv

gv

gv

gv

gvh

_

21

"2/11__

21

"2__

21

"2_

21

"2/11_

21

21

21

_

21

1

213.0

20381.067.20243.0

20493.032.50229.0

23019.0

23021.0

260019.02

230019.011

213.0

+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+=

434214342143421

43421434213214342143421

gradualdilatación

b

tuberiafricción

b

tuberiafricción

b

válvula

b

válvula

b

tes

b

Codos

b

gradualncontracció

ba

gv

gv

gv

gv

gv

gv

gv

gvh

_

21

"2/11__

21

"2__

21

"2_

21

"2/11_

21

21

21

_

21

1

213.0

243.2

270.1

2057.0

2063.0

228.2

227.6

213.0

+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

gvh b

b 21.13

21

1

Rama (b2) según la ecuación (1.8) y (1.11)

91

32144 344 2144 344 2144 344 2144 344 21

44 344 2144 344 2144 344 21321

gradualdilatación

b

válvula

beTb

tuberiafricción

bb

tuberiafricción

bb

válvula

beTb

tes

beTb

Codos

beTb

Codos

beTb

gradualncontracció

bb

gvk

gv

DLf

gv

DLf

gv

DLf

gv

DLf

gv

DLf

gv

DLf

gv

DLf

gvkh

_

22

"2/11_

22

2

"2/11__

22

2

"2__

22

2

"2_

22

2

22

2

"2/11_

22

2

"2_

22

2

_

22

2

222

2225

25

226

2

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=



• =aTf Para tubería de acero diámetro 11/2”= 0.021 (según tabla 2)





Dónde 0229.0"2 =bf

• Para el factor de fricción =bf en la tubería de 11/2”

• Dónde 0243.0"2/11 =bf



92

La longitud total de la tubería de 2”del tramo (b2) según Anexo C y E plano 07-AU-

01-56 y 07-AU-01-58 es igual a 5.96m.

La longitud total de la tubería de 11/2”del tramo (b2) según Anexo C y E plano 07-

AU-01-56 y 07-AU-01-58 es igual a 2.63m.


( )( )( ) ( )( )

( )( )( ) ( )( )( )

( )( )( )43421444 3444 214444 34444 21

4444 34444 21444 3444 21444 3444 21

444 3444 21444 3444 2143421

gradualdilatación

b

válvula

b

tuberiafricción

b

tuberiafricción

b

válvula

b

tes

b

Codos

b

Codos

b

gradualncontracció

bb

gv

gv

gv

gvm

gv

gv

gv

gv

gvh

_

22

"2/11_

22

"2/11__

22

"2__

22

"2_

22

22

"2/11_

22

"2_

22

_

22

2

213.0

23021.02

20381.063.20243.0

20493.096.50229.0

23019.05

260019.05

230021.0

230019.06

213.0

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+=

4342144344214342143421

443442143421434214342143421

gradualdilatación

b

válvula

b

tuberiafricción

b

tuberiafricción

b

válvula

b

tes

b

Codos

b

Codos

b

gradualncontracció

bb

gv

gv

gv

gv

gv

gv

gv

gv

gv

h

_

22

"2/11_

22

"2/11__

22

"2__

22

"2_

22

22

"2/11_

22

"2_

22

_

22

2

213.0

2126.0

268.1

277.2

2285.0

27.5

263.0

242.3

213.0

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

gvh a

b 287.14

22

2

93

Según la ecuación:

21 bb hh =

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

gv

gv bb

287.14

21.13

22

21

21 07.1 bb vv =

Y como:

2211 bbbbb vAvAQ +=

( )

( )( )( )

( )

smQ

smmQvAQ

smvsmv

vv

smv

smsmv

vsm

vAvAQ

vAvAQ

b

bbbb

bb

bb

b

b

b

bbbbb

bbbbb

/00145.0

/76.010*905.1

/76.0/71.007.1

07.1

/71.0

/71.0003944.0

/0028.0

10*905.110*905.107.1/0028.0

07.1

07.1

31

231111

11

1

2

3

2

332

3

2221

2221

=

×=→=

=→=

=

=

==

+=

+=

+=

−

−−

94

( )( )

( )( ) 39.0

/8.92/71.087.14

287.14

4.0/8.92/76.01.13

21.13

/0014.0

/71.010*905.1

2

222

2

2

221

1

32

232

222

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛→⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛→⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

=

×=

=

−

sms

gvh

smsm

gvh

smQ

smmQ

vAQ

ab

bb

b

b

bbb

Las perdidas causadas por los suavizadores 7 y 6 presentes en el sistema de





de alturas, entonces la ecuación (1.7) quedaría:

33

6_

10*79.9

792.668476.689

mN

KPakPapPh salentsuavizador

−=

−=

γ


95

Para el suavizador # 7 se procede de la misma manera entonces tenemos que:

33

7_

10*79.9

686.675265.703

mN


−=

−=

γ


6.5.8. Análisis energético de la rama (c).

Rama (c) según la ecuación (1.8) y (1.11)

{ {

{ {"3_"2__

2

"2_"2/11__

2

"2/11_

2

"2/11__

2

"2__

2

"2_

2

"2/11_

2

"2_

2

"2/11_

22

"2_

2

"2/11_"2__

2

"2_"4__

2

222

20381.005.5

20493.071.10

25

222

23

26

22

gradualdilatación

c

gradualdilatación

c

válvula

cecT

tuberiafricción

cc

tuberiafricción

cc

válvula

cecT

tes

cecT

tes

cecT

Codos

cecT

Codos

cecT

gradualncontracció

c

gradualncontracció

cc

gvk

gvk

gv

DLf

gvf

gvmf

gv

DLf

gv

DLf

gv

DLf

gv

DLf

gv

DLf

gvk

gvkh

++⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛++=

4434421

444 3444 21444 3444 2144 344 21443442144 344 21

44 344 2144 344 21


• =cTf Para tubería de acero diámetro 2”= 0.019 (según tabla 2)

• =cTf Para tubería de acero diámetro 11/2”= 0.021 (según tabla 2)

96





Dónde 0229.0"2 =cf

• Para el factor de fricción =cf en la tubería de 11/2”

• Dónde 0243.0"2/11 =cf

• 265.0"2_"4_ =contraciónk (según Figura.3.)

• 13.0"2/11_"2_ =contraciónk (según Figura.3.)

• 13.0"2_"2/11 =dilataciónk (según Figura.4.)

• 32.0"3_"2_ =dilataciónk (según Figura.4.)

La longitud total de la tubería de 2”de la rama (c) según plano Anexo C y E 07-

AU-01-56 y 07-AU-01-58 es igual a 10.71m.

La longitud total de la tubería de 11/2”de la rama (c) según Anexo C y E plano

07-AU-01-56 y 07-AU-01-58 es igual a 5.05m.

97


( )( )( ) ( )( )( )

( )( )( ) ( )( ) ( )( )( )

( )( )434214342144 344 214444 34444 21

4444 34444 21444 3444 2144 344 21444 3444 21

444 3444 21444 3444 214342143421

"3_"2__

2

"2_"2/11__

2

"2/11_

2

"2/11__

2

"2__

2

"2_

2

"2/11_

2

"2_

2

"2/11_

22

"2_

2

"2/11_"2__

2

"2_"4__

2

232.0

213.0

23021.0

20381.005.50243.0

20493.071.100229.0

23019.05

260021.0

260019.02

230021.03

230019.06

213.0

2265.0

gradualdilatación

c

gradualdilatación

c

válvula

c

tuberiafricción

cc

tuberiafricción

cc

válvula

c

tes

c

tes

c

Codos

c

Codos

c

gradualncontracció

c

gradualncontracció

cc

gv

gv

gv

gv

gvm

gv

gv

gv

gv

gv

gv

gv

h

++⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛++=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

gvh c

c 26.18

2

El caudal correspondiente según datos reales para este suavizador es de

0.0017m3/s

( ) ( ) mhhAQ

h

AQv

vAQ

gvh

ccc

c

c

c

cc

ccc

cc

76.08.9210*905.1

0017.0

6.188.92

6.18

26.18

2

3

2

2

=→

⎟⎟⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜⎜⎜

⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

=→

⎟⎟⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜⎜⎜

⎝

⎛⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

=

=

=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

−

98


de alturas, entonces la ecuación (1.7) `para el suavizador 1quedaría de la

siguiente manera:

33

1_

10*79.9

108.648682.675

mN

KPakPapPh salentsuavizador

−=

−=

γ


Según el consumo tomado en la empresa los destiladores MECO tienen un

promedio mensual de 0.00551m3/s y como se sabe el caudal de agua suavizada

total que seria:

0075.0

/0017.0/0028.0/003.0

1

3331

1

=

++=

++=

Q

smsmsmQ

QQQQ cba

Entonces el caudal sobrante entre (Q1) (caudal total) y el caudal consumido por los

destiladores MECO seria el consumo de los autoclaves.

smQ

smsmQ

QQQ

autoclaves

autoclaves

meautoclaves

/00199.0

/00551.0/0075.0

3

33

cos1

=

−=

−=

99

Ahora con esto datos se prosigue a calcular las pérdidas restantes en los tramos

que comprenden los filtros de carbón y destiladores MECO de la siguiente

manera.

6.5.9. Análisis energético de el punto D hasta la rama destilador MECO 6. El

siguiente tramo para analizar, es el comprendido entre el punto D hasta el

destilador MECO # 6 según Anexo E y G planos 07-AU-01-58 y 07-AU-01-60 (Ver

comentarios anexos)

smQme /00551.0 3cos =

Los suavizadores 8, 7, 6,1 se comunican a una tubería de 3” común según plano

07-AU-01-58 la cual distribuye agua suavizada a los filtros de carbón activado,

además esta tubería de 3” común para los suavizadores (8, 7, 6, 1) tiene una

ramificación que se dirige a abastecer el tanque de acopio numero 1 de autoclaves

(ver Anexo K: Plano 07-AU-01-64) por medio de datos obtenidos en la empresa

los caudales de salida correspondientes a las ramas antes analizadas (a,b,c) y sus

subramas (a1, b1, b2, c) el caudal total antes de que se ramifique hacia el tanque

de acopio de autoclaves es:

cbbaca QQQQQ +++=− 211

Remplazando valores obtenidos por cálculos anteriores

smQ

smsmsmsmQ

ca

ca

/00586.0

/001695.0/001581.0/00124.0/001342.0

3

3333

=

+++=∑

−

−

100

Entonces el caudal que va hacia los filtros de carbón activado numero 5 y 4 queda

de la siguiente manera:

smQ

smsmsmQ

QQQQ

carbonfiltros

carbonfiltros

autoclavesacacarbonfiltros

/00551.0

/00199.0/001642.0/00586.0

3_

333_

2_

=

−+=

−+= −

El caudal Qa2 del suavizador numero 11 descarga su agua suavizada en un tubo

común junto con la tubería de 3” que transporta el agua de los demás

suavizadores (8,7,6,1) pero justo cuando esta tubería empieza a formar la red de

los filtros de carbón (ver Anexo C: plano 07-AU-01-58) por esta razón se suma en

la anterior ecuación para encontrar el caudal de los filtros de carbón el cual

coincide con los registros tomados en la empresa durante la pasantia; con lo

anterior se procede a calcular las perdidas por fricción en tuberías y los accesorios

presentes de la siguiente manera:

Para el tramo que corresponde los suavizadores (8, 7, 6,1) tiene un trayecto de

tubería con accesorios el cual agrega cabeza dinámica dentro del sistema el cual

se calculara a continuación.

23

3

3

10*264.4/00586.0

/00586.0

msmv

smQ

ca

ca

−−

−

=

=

smv ca /37.1=−

44 344 21"_3__

2

2catuberiafricción

cacaca g

vDLfh

−

−−− ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

101

La longitud de la tubería de 3”de la rama (a-c) según Anexo C: plano 07-AU-01-58

es igual a 4.5m.

Remplazando en la ecuación.

( )

44444 344444 21"_3__

2

2/37.1

0737.05.4

catuberiafricción

caca gsmmfh

−

−− ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

• Para el factor de fricción =−caf en la tubería de 3”

RVDN ρμ

= (1.9)

98792

/1002.1)/998()0737.0(/37.1

23

3

=

×⋅⋅

= −

R

R

N

mNsmkgsmN



1602046.0

7.73==

mmmmD

ε


102

( )

2

0,9

0, 25

1 5,743,7 R

f

LogD Nε

=⎡ ⎤⎛ ⎞⎢ ⎥⎜ ⎟+⎢ ⎥⎜ ⎟⎜ ⎟⎢ ⎥⎝ ⎠⎣ ⎦

(1.10)


( )

2

9879274.5

16027.31

9.0

25.0

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

=Log

bf 21009.2 −×=bf

Dónde 0209.0"3 =−caf

( )

44444 344444 21"_3__

2

2/37.1

0737.05.40209.0

catuberiafricción

ca gsmmh

−

− ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

mh ca 13.0=− .

Siguiendo la trayectoria de la tubería desde este punto (D) y como sabemos cual

es el caudal que ingresa a esta tubería Qa-c se puede calcular las perdidas

ocasionadas por la tubería y accesorios que distan desde la ramificación de la

tubería que va hacia autoclaves punto E hasta la siguiente red que pertenece a los

filtros de carbón activado numero 4 y 5 (d1) y (d2) respectivamente como este

trayecto presenta dicha ramificación haciendo la diferencia entre el caudal Qa-c y el

caudal Qautoclaves tenemos el caudal que ingresa a los filtros de carbón activado por

parte de los suavizadores numero (8,7,6,1) de la siguiente manera:

103

smQ

smsmQ

QQQ

carbonfiltros

carbonfiltros

autoclavescacarbonfiltros

/00387.0

/00199.0/00586.0

3_

33_

_

=

−=

−=

∗

∗

−∗

Cabe aclarar que el caudal resultante de esta diferencia es el aportado por los

suavizadores (8, 7, 6, 1) restando el que va hacia los autoclaves pero mas

adelante se sumara el que aporta el suavizador numero 11 a los filtros de carbón

activado ya que por comodidad de cálculos se llamo de la misma manera.

smv

msmv

smv

msmv

smQ

carbónfiltros

carbónfiltros

carbónfiltros

carbónfiltros

carbonfiltros

/52.0

10*419.7/00387.0

/91.0

10*264.4/00387.0

/00387.0

"4__

23

3

"4__

"3__

23

3

"3__

3_

=

=

=

=

=

∗

∗

∗

∗

−

−

∗

• Para el factor de fricción ="3_df en la tubería de 3”

RVDN ρμ

= (1.9)

104

33170

/1002.1)/998()0737.0(/46.0

23

3

=

×⋅⋅

= −

R

R

N

mNsmkgsmN


1602046.0

7.73==

mmmmD

ε

• Mediante la ecuación:

( )

2

3317074.5

16027.31

"3_

9.0

25.0

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

=Log

df 21047.2 −×=bf

Dónde 0247.0"3 =−caf

• Para el factor de fricción ="4_df en la tubería de 4”

RVDN ρμ

= (1.9)

25678

/1002.1)/998()0972.0(/27.0

23

3

=

×⋅⋅

= −

R

R

N

mNsmkgsmN


2113046.0

2.97==

mmmmD

ε

( )

2

2567874.5

21137.31

"4_

9.0

25.0

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

=Log

df 2"4_ 1056.2 −×=df

105

Dónde 0256.04_" =df

• 32.10737.00972.0

"3_

"4_ ==→mm

DD

kd

ddilatación y un ángulo de cono de 120º


Ahora se calcularan las perdidas ocasionadas por este caudal hasta la

intercepción donde se ramifica la tubería para ser procesada por los filtros de

carbón activado ramificación filtros de carbón

(Ver Anexo G comentarios)

Según Anexo G: plano 07-AU-01-60 los accesorios y longitud de tuberías para

este tramo quedan de la siguiente manera.

( )( )( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )( )( ) ( )

( )( ) ( ) ( )( )( ) ( ) ( )

( ) ( )( ) ( ) ( )

( )( )( ) ( )

4444 34444 21

44 344 214444 34444 2144444 344444 21

44444 344444 214444 34444 214444 34444 21

44444 344444 214444 34444 2144444 344444 21

"4_

2

"4_"3__

2

"4__

2

"4__

2

"3__

2

"3_

2

"4_

2

"4_

2

"3_

2

º45_"3_

2

21

2/52.03017.02

2/91.032.0

2/52.075017.0

2/52.0

0972.021.140256.0

2/91.0

0737.080247.0

2/91.03018.02

2/52.030017.0

2/52.060017.04

2/91.060019.0

2/91.016018.02

válvula

gradualdilatacióndiscoválvulatuberiafricción

tuberiafricciónválvulaCodos

testesCodos

dd

gsm

gsm

gsm

gsmm

gsmm

gsm

gsm

gsm

gsm

gsmh

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=−

106

{ 43421321321321

321321321321321

"4_"4_"3__"4__"4__"3__

"3_"4_"4_"3_º45_"3_21

00014.00044.00175.0052.012.0

0046.00071.0057.0049.0025.0

válvulagradualdilatacióndiscoválvulatuberiafricciontuberiafriccion

válvulaCodostestesCodosddh

++++

+++++=−

mh dd 34.021 =−

Ahora se prosigue a calcular las perdidas presentes desde este punto hasta los

destiladores MECO de la siguiente manera rama d3:

(Ver comentarios Anexo E)

El caudal que ingreso por la anterior rama Q filtros de carbón hay que sumarle el caudal

que viene del suavizador numero 11 que estaba pendiente ya que dicho caudal no

compartía el tramo anteriormente calculado, dado que su unión esta ahora en el

punto d2 entonces sigue de la siguiente manera:

smQ

smsmQ

QQQ

carbonfiltros

carbonfiltros

acarbonfiltroscarbonfiltros

/00551.0

/001642.0/00387.0

3_

33_

2__

=

+=

+= ∗

smv

msmv

carbonfiltros

carbonfiltros

/75.0

10*419.7/00551.0

_

23

3

_

=

= −

Para mejor entendimiento nos ayudaremos de un pequeño diagrama de cómo esta

conformado esta rama.

107

5 4

2” 2”

2”

2”

3”

Q filtros de carbón

Q filtros de carbón

Figura.14.: Diagrama de distribución filtros de carbón

Para el filtro de carbón número 5 (rama d2) expresaremos las pérdidas de energía

en términos de las velocidades según referencia del Anexo C plano 07-AU-01-58


Donde

tenemos

los siguientes datos:

( ) ( ) ( )

( ) ( ) ( )

( ) ( ) ( ) ( )44444 344444 21443442144444 344444 2144444 344444 21

44444 344444 2144444 344444 2144444 344444 21

44444 344444 2144444 344444 21444 3444 21

"3__

25_

5_

"3_"2__

25_

"3_

25_

5_

"3_

25_

5_

"2__

25_

5_

"2__

25_

5_

"2_

25_

5_

"2_

25_

5_

"2_

25_

5_

"2_"4_

2__

5_

22222

222

26

24

26

2

tuberiafricción

fcarbónTfcarbón

gradualdilatación

fcarbón

tes

fcarbóneTfcarbón

Codos

fcarbóneTfcarbón

tuberiafricción

fcarbónTfcarbón

discoválvula

fcarbóneTfcarbón

válvula

fcarbóneTfcarbón

tes

fcarbóneTfcarbón

Codos

fcarbóneTfcarbón

gradualncontracció

carbóndefiltrosfcarbon

gv

DLf

gv

kg

vDLf

gv

DLf

gv

DLf

gv

DLf

gv

DLf

gv

DLf

gv

DLf

gv

kh

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛++⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=

108

• =Tfcarbonf 5_ Para tubería de acero diámetro 2”= 0.019 (según tabla 2)





• =DLe Para válvulas de disco = 75 (según tabla 1)

• Para el factor de fricción ="2fcarbónf en la tubería de 2”

Una estimación lógica Donde ε = 4.6 x 10-4 para el acero comercial o acero

soldado según la figura 2 diagrama de Moody

1071046.0

3.49==

mmDε

Dónde 021.0"2 =fcarbónf



1602046.0

7.73==

mmDε


109

• 97.10493.00972.0

"2

"4 ==→mm

DDkcontración y un ángulo de cono de 120º


• 5.10493.00737.0

"2

"3 ==→mm

DDkdilatación y un ángulo de cono de 30º


La longitud total de la tubería de 2”de la rama d2 tramo según Anexo C plano 07-

AU-01-58 es igual a 9.7m.

La longitud total de la tubería de 3”de la rama d2 según Anexo C plano 07-AU-

01-58 es igual a 9.53m.


Obteniendo las perdidas en el filtro de carbón en función de la velocidad del fluido

( ) ( )( )( ) ( ) ( )( )( ) ( )

( )( )( ) ( ) ( )( )( ) ( ) ( ) ( )

( )( )( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )

( ) ( )

444444 3444444 21

44 344 214444 34444 2144444 344444 21

444444 3444444 2144444 344444 214444 34444 21

4444 34444 2144444 344444 21444 3444 21

"3__

25_

"3_"2__

25_

"3_

25_

"3_

25_

"2__

25_

"2__

25_

"2_

25_

"2_

25_

"2_

25_

"2_"4_

2

5_

20737.053.90225.0

24.0

260018.0

230018.02

20493.07.9021.0

275019.02

23019.06

260019.04

230019.06

2/75.0265.0

tuberiafricción

fcarbón

gradualdilatación

fcarbón

tes

fcarbón

Codos

fcarbón

tuberiafricción

fcarbón

discoválvula

fcarbón

válvula

fcarbón

tes

fcarbón

Codos

fcarbón

gradualncontracció

fcarbon

gv

mm

gv

gv

gv

gv

mm

gv

gv

gv

gv

gsmh

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

++⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+=

110

( )m

gv

h fcarbónfcarbón 00671.0

279.20

25_

5_ +⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

Para el filtro de carbón numero 4 se representa la caída de presión mediante

ecuación (1.8) y (1.11)


( ) ( ) ( )

( ) ( ) ( )

( )44444 344444 21

443442144444 344444 2144444 344444 21

44444 344444 2144444 344444 2144444 344444 21

"3__

24_

4_

"3_"2__

24_

"3_

24_

4_

"3_

24_

4_

"2__

24_

4_

"2__

24_

4_

"2_

24_

4_

2

222

222

25

tuberiafricción

fcarbónTfcarbón

gradualdilatación

fcarbón

tes

fcarbóneTfcarbón

Codos

fcarbóneTfcarbón

tuberiafricción

fcarbónTfcarbón

discoválvula

fcarbóneTfcarbón

válvula

fcarbóneTfcarbón

gv

DLf

gv

kg

vDLf

gv

DLf

gv

DLf

gv

DLf

gv

DLf

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

++⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+

+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛




( ) ( ) ( )+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=

44444 344444 2144444 344444 21444 3444 21"2_

24_

4_

"2_

24_

5_4

"2_"4_

2__

4_ 23

23

2tes

fcarbóneTfcarbón

Codos

fcarbóneTfcarbón

gradualncontracció

carbóndefiltrosfcarbon g

vDLf

gv

DLf

gv

kh

111







1071046.0

3.49==

mmDε




1602046.0

7.73==

mmDε


• 97.10493.00972.0

"2

"4 ==→mm

DDkcontración y un ángulo de cono de 120º


112

• 5.10493.00737.0

"2

"3 ==→mm

DDkdilatación y un ángulo de cono de 30


La longitud total de la tubería de 2”de la rama d1 según Anexo C plano 07-AU-01-

58 es igual a 11.16m.

La longitud total de la tubería de 3”de la rama d2 según Anexo C plano 07-AU-

01-58 es igual a 3.85m.

113


( ) ( )( )( ) ( ) ( )( )( ) ( )

( )( )( ) ( ) ( )( )( ) ( ) ( ) ( )

( )( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )

( ) ( )

444444 3444444 21

44 344 214444 34444 214444 34444 21

444444 3444444 2144444 344444 214444 34444 21

44444 344444 2144444 344444 21444 3444 21

"3__

24_

"3_"2__

24_

"3_

24_

"3_

24_

"2__

24_

"2__

24_

"2_

24_

"2_

24_

"2_

24_

"2_"4_

2

4_

20737.085.30225.0

24.0

260018.0

230018.0

20493.016.11021.0

275019.02

23019.05

260019.03

230019.03

2/75.0265.0

tuberiafricción

fcarbón

gradualdilatación

fcarbón

tes

fcarbón

Codos

fcarbón

tuberiafricción

fcarbón

discoválvula

fcarbón

válvula

fcarbón

tes

fcarbón

Codos

fcarbón

gradualncontracció

fcarbon

gv

mm

gv

gv

gv

gv

mm

gv

gv

gv

gv

gsmh

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

++⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+=

Obteniendo las perdidas en el filtro de carbón en función de la velocidad del fluido

( )m

gv

h fcarbónfcarbón 00761.0

2075.11

24_

4_ +⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

Según la ecuación (1.19):

5_4_ fcarbónfcarbón hh =

5_4_ 37.1 fcarbónfcarbón vv =( ) ( )

mg

vm

gv fcarbónfcarbón 00761.0

279.2000761.0

2075.11

25_

24_ +⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=+⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

114

Y como:

(1.5)

( )

smQ

smmQ

vAQ

smv

smv

vv

smv

fcarbón

fcarbón

fcarbónfcarbónfcarbón

fcarbón

fcarbón

fcarbónfcarbón

fcarbón

/003144.0

/65.110*905.1

/65.1

/2.137.1

37.1

/2.1

34_

234_

4_4_4_

4_

4_

5_4_

5_

=

×=

=

=

=

=

=

−

( )

( )

( )

( )( )( )

smm

smv

vsm

vAvAQ

vAvAQ

vAvAQ

vAvAQ

fcarbón

fcarbón

fcarbónfcarbónfcarbónfcarbóncarbonfiltro

fcarbónfcarbónfcarbónfcarbóncarbónfiltro



/2.100461.0

/00551.0

10*905.110*905.137.1/00551.0

37.1

37.1

37.1

2

3

5_

335_

3

5_5_5_4__

5_5_5_4__

5_5_5_4__

5_5_4_4__

==

+=

+=

+=

+=

+=

−−

115

( ) ( )( )

( ) ( )( ) m

sms

gv

h

msmsm

gv

h

smQ

smmQ

vAQ

fcarbónfcarbón

fcarbónfcarbón

fcarbón

fcarbón

fcarbónfcarbónfcarbón

53.1/8.92

/2.179.202

79.20

54.1/8.92/65.1075.11

2075.11

/00229.0

/2.110*905.1

2

225_

5_

2

224_

4_

35_

235_

5_5_5_

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛→⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛→+⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

=

×=

=

−

Las perdidas causadas por los filtros de carbón 4 y 5 presentes en el sistema de





de alturas, entonces la ecuación (1.7) quedaría:

33

4__

10*79.9

948.461106.517

mN

KPakPapPh salent

carbónfiltro−

=−

=γ

mh carbónfiltro 73.54__ =

116

Para el filtro de carbón 5 se procede de la misma manera entonces tenemos que:

33

5__

10*79.9

791.537056.586

mN

kPakPapPh salent

carbónfiltro−

=−

=γ

mh carbónfiltro 93.45__ =

Ahora se calculara las perdidas en el tramo que va desde la salida de las ramas

d1-d2 al punto d3.

El caudal correspondiente en ese punto es igual a:

smQQ mecarbónfiltro /00551.0 3cos_ ==

El trayecto que conduce desde el punto d2 hasta el pùnto d3 tiene una longitud de

tubería de 16.85m según plano 07-AU-01-58 y 07-AU-01-60 aplicando la ecuación

de la energía entre estos puntos queda de la siguiente manera:

smv

msmv

ddd

ddd

/3.1

10*264.4/00551.0

321

23

3

321

=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

→−

−→−

( ) ( )+⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= −

−−

−→−

4444 34444 214444 34444 21"3__

232

32

"3_

232

32321 222

tuberiafricción

dddd

Codos

ddeTddddd g

vDLf

gv

DL

fh

117


• =→− 321 dddf Para tubería de acero diámetro 3”= 0.018 (según tabla).


• Para el factor de fricción =→− 321 dddf en la tubería de 3”



1594046.0

7.73==

mmDε

Dónde 0244.0321 =→− dddf

Reemplazando en la ecuación tenemos que:

( )( )( ) ( ) ( )

58.0

2/3.1

0737.085.160244.0

2/3.130018.02

321

"3__

2

"3_

2

321

=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

→−

→−

ddd

tuberiafricciónCodos

ddd

h

gsm

mm

gsmh

44444 344444 214444 34444 21

Para el destilador MECO 5 las perdidas que la longitud de tubería y accesorios

proporcionan al sistema queda de la siguiente manera:

(Ver Anexo G plano 07-AU-01-60)

118

El caudal presente según promedios mensuales de producción en el año 2006

según los datos tomados de la hoja de cálculo (Ver Anexo L) y sumando un 20%

de agua de purga que necesita para la producción de este equipo tenemos un

caudal:

smQmeco /001287.0 35_ =

smvm

smv mecomeco /676.010*905.1

/001287.05_23

3

5_ =→⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛= −

La ecuación de la energía para este rama MECO 5 queda de la siguiente manera:


( ) ( ) ( )

( ) ( ) ( )

4444 34444 214444 34444 214444 34444 21

4444 34444 214444 34444 21444 3444 21

"2__

25_

5_

"2__

25_

5_

"2_

25_

5_

"2_

25_

5_

"2_

25_

5_

"2_"3_

2__

5_

223

23

23

22

2

tuberiafricción

mecomeco

discoválvula

mecoeTmeco

válvula

mecoemeco

tes

mecoemeco

Codos

mecoeTmeco

gradualncontracció

carbóndefiltrosmeco

gv

DLf

gv

DL

fg

vDL

f

gv

DL

fg

vDL

fg

vkh

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛++

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=


• =Tmecof 5_ Para tubería de acero diámetro 2”= 0.019 (según tabla 2)


119




• Para el factor de fricción =5_mecof en la tubería de 2”



1071046.0

3.49==

mmDε

Dónde 021.05_ =mecof

• 5.10493.00737.0

"2

"3 ==→mm

DDk ncontracció y un ángulo de cono de 120º

• 24.0=ncontracciók (según Figura.3.)

La longitud total de la tubería de 2”del tramo según Anexo G plano 07-AU-01-60

es igual a 10.73m.


{ 3213213214342143421

"2__"2__"2_"2_"2_"2_"3_5_ 11.01.0004.008.00265.00069.0

tuberiafriccióndiscoválvulaválvulatesCodosgradualncontracciómeco mmmmmmh +++++=

120

mhmeco 34.05_ =

A continuación se tiene que dos destiladores MECO 4 y 6 comparten una tubería

de distribución en común para las perdidas causadas por este trayecto de tubería

se tomara como se hizo anteriormente trabajando con el caudal que se tomo en la

empresa durante la pasantia

smQmeco /001287.0 34_ =

smvm


/001287.05_23

3

5_ =→⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛= −

La ecuación de la energía para este rama MECO 4 queda de la siguiente manera:

(Ver Anexo G plano 07-AU 01-60)

( ) ( )

( ) ( )

( ) ( )4444 34444 214444 34444 21

4444 34444 214444 34444 21

4444 34444 21444 3444 21

"2__

24_

4_

"2__

24_

4_

"2_

24_

4_

"2_

24_

4_

"2_

24_

4_

"2_"3_

2__

4_

22

23

23

22

2

tuberiafricción

mecomeco

discoválvula

mecoeTmeco

válvula

mecoemeco

tes

mecoemeco

Codos

mecoeTmeco

gradualncontracció

carbóndefiltrosmeco

gv

DLf

gv

DLf

gv

DLf

gv

DLf

gv

DLf

gv

kh

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=

121


• =Tmecof 4_ Para tubería de acero diámetro 2”= 0.019 (según tabla 2)





• Para el factor de fricción =4_mecof en la tubería de 2”



1071046.0

3.49==

mmDε


• 5.10493.00737.0

"2

"3 ==→mm




es igual a 7.46m.


122

( ) ( )( )( ) ( ) ( )( )( ) ( )

( )( )( ) ( ) ( )( )( ) ( ) ( ) ( )

444444 3444444 214444 34444 2144444 344444 21

44444 344444 2144444 344444 2144 344 21

"2__

2

"2__

2

"2_

2

"2_

2

"2_

2

"2_"3_

2

5_

2/676.0

0493.046.7021.0

2676.075019.01

2/676.03019.03

2/676.060019.03

2/676.030019.02

2/75.024.0

tuberiafriccióndiscoválvulaválvula


meco

gsm

mm

ggsm

gsm

gsm

gsmh

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+=

mhmeco 23.04_ =

Para el destilador MECO 6 Su rama sigue de la siguiente manera:

smQmeco /001716.0 36_ =

smvm


/001716.06_23

3

6_ =→⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛= −

La ecuación de pérdida de energía según la ecuación (1.8) y (1.11) para este

tramo queda de la siguiente manera:

3213213213214342143421"2__"2__"2_"2_"2_"2_"3_

4_ 074.0033.0004.008.00265.00069.0tuberiafriccióndiscoválvulaválvulatesCodosgradualncontracció

meco mmmmmmh +++++=

123

( ) ( ) ( )

( ) ( ) ( )

4444 34444 214444 34444 214444 34444 21

4444 34444 214444 34444 214434421

"2/11__

26_

6_

"2/11__

26_

6_

"2/11_

26_

6_

"2/11_

26_

6_

"2/11_

26_

6_

"2/11_"2_

26_4_

6_

2224

22

23

2

tuberiafricción

mecomeco

discoválvula

mecoeTmeco

válvula

mecoemeco

tes

mecoemeco

Codos

mecoeTmeco

gradualncontracció

mecomeco

gv

DLf

gv

DL

fg

vDL

f

gv

DL

fg

vDL

fg

vkh

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=


• =Tmecof 6_ Para tubería de acero diámetro 11/2”= 0.021 (según tabla 2)





• Para el factor de fricción =6_mecof en la tubería de 11/2”



2132046.0

1.38==

mmDε


124

• 3.10381.00493.0

"2/11

"2 ==→mm



La longitud total de la tubería de 2”del tramo según plano 07-AU-01-60 es igual a

5.8m.

(Ver archivo planos de agua Baxter S.A. pdf)


( ) ( )( )( ) ( ) ( )( )( ) ( )

( )( )( ) ( ) ( )( )( ) ( ) ( ) ( )

444444 3444444 2144444 344444 214444 34444 21

44444 344444 2144444 344444 2144 344 21

"2/11__

2

"2/11__

2

"2/11_

2

"2/11_

2

"2/11_

2

"2/11_"2_

2

6_

2/90.0

0381.08.50225.0

2/90.075021.01

2/90.03021.04

2/90.060021.02

2/90.030021.03

2/75.024.0



meco

gsm

mm

gsm

gsm

gsm

gsm

gsmh

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+=

Para el destilador MECO 1 su rama se abreviara de esta manera:



es igual a 6.3m.

32132132132132143421"2/11__"2/11__"2/11_"2/11_"2/11_"2/11_"2_


meco mmmmmmh +++++=

mhmeco 43.06_ =

125


( ) ( )( )( ) ( ) ( )( )( ) ( )

( )( )( ) ( ) ( )( )( ) ( ) ( ) ( )

444444 3444444 214444 34444 2144444 344444 21

44444 344444 2144444 344444 2144 344 21

"2__

2

"2__

2

"2_

2

"2_

2

"2_

2

"2_"3_

2

1_

2/676.0

0493.03.6021.0

2676.075019.01

2/676.03019.03

2/676.060019.03

2/676.030019.03

2/75.024.0



meco

gsm

mm

ggsm

gsm

gsm

gsmh

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+=

mhmeco 22.06_ =

Ahora se retoma el último tramo que pertenece al consumo realizado por los

autoclaves con sus respectivas perdidas de accesorios y longitud de tuberías de la

siguiente manera.

smQautoclaves /00199.0 3=

( ) smm

smvautoclaves /9.110*905.1

/00199.023

3

→= −

321434213213214342143421"2__"2__"2_"2_"2_"2_"3_


meco mmmmmmh +++++=

( ) ( )( ) ( ) ( )( ) ( )

( )( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )

( ) ( ) ( ) ( ) ( )

4444 34444 214434421443442144444 344444 21

4444 34444 21444444 3444444 21444444 3444444 21

444444 3444444 21444444 3444444 214434421

"2/11__

2

"2_"2/11_

22

"2/11_"2_

2

"2__

22

"2__

2

"2_

2

"2_

2

"2_º45_

2

"2_

2

"2_"3_

2

2222

2210

26

22

230

2

tuberiafricción

autoclavesautoclaves

gradualdilatación

autoclaves

gradualncontracció

autoclaves

discoválvula

autoclaveseTautoclaves

tuberiafricción


válvula


tes


Codos


Codos


gradualncontracció


gv

DLf

gv

kg

vk

gv

DL

f

gv

DLf

gv

DL

fg

vDL

f

gv

DL

fg

vDL

fg

vkh

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+++⎟

⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛

+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛+

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛+=

126


• =Tautoclavesf Para tubería de acero diámetro 2”= 0.019 (según tabla 2)

• =Tautoclavesf Para tubería de acero diámetro 11/2”= 0.021 (según tabla 2)





• Para el factor de fricción =autoclavesf en la tubería de 2”



1071046.0

3.49==

mmDε

Dónde 021.0"2_ =autoclavesf

De la misma manera.

0275.0"2/11_ =autoclavesf

• 5.10493.00737.0

"2

"3 ==→mm



127

• 3.10381.00493.0

"2/11

"2 ==→mm



• 3.10381.00493.0

"2/11

"2 ==→mm

DDkdilatación y un ángulo de cono de 30º


La longitud total de la tubería de 2”de la rama que va desde el punto E hasta el

final de esta E1 según Anexo G y K plano 07-AU-01-58 y 07-AU-01-64 es igual a

162.3m.

(Ver comentarios Anexo C y K)

La longitud total de la tubería de11/ 2”del tramo según Anexo K plano 07-AU-01-64

es igual a 8.9m

Remplazando los valores correspondientes en la ecuación tenemos que:

( ) ( )( )( ) ( ) ( )( )( ) ( )

( )( )( ) ( ) ( )( )( ) ( ) ( ) ( )

( )( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )

44444 344444 2144 344 2144 344 214444 34444 21

44444 344444 214444 34444 214444 34444 21

4444 34444 2144444 344444 2144 344 21

"2/11__

2

"2_"2/11_

2

"2/11_"2_

2

"2__

2

"2__

2

"2_

2

"2_

2

"2_º45_

2

"2_

2

"2_"3_

2

2/9.1

0381.09.80275.0

2/9.131.0

2/9.1016.0

2/9.175019.0

2/9.1

0493.03.162021.0

2/9.13019.010

2/9.160019.06

2/9.116019.02

2/9.130019.030

2/9.12.0

tuberiafriccióngradualdilatacióngradualncontracciódiscoválvula

tuberiafricciónválvulates

CodosCodosgradualncontracció

autoclaves

gsmm

gsm

gsm

gsm

gsm

mm

gsm

gsm

gsm

gsm

gsmh

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+++⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+=

128

mh

mmm

mmmmmmmh

autoclaves

tuberiafriccióngradualdilatacióngradualncontracció

discoválvulatuberiafricciónválvulatesCodosCodosgradualncontraccióautoclaves

9.18

18.1057.000294.0

26.071.1211.025.112.014.3037.0

"2/11__"2_"2/11_"2/11_"2_

"2__"2__"2_"2_"2_º45_"2_"2_"3_

=

++

+++++++=

3214342143421

32132132132132132143421

129

6.5.10. Sumatoria de pérdidas en el sistema. A continuación se relacionan las

diferentes perdidas antes calculadas en la siguiente tabla.

Tabla. 9. Perdidas en el sistema de bombeó – primarias y secundarias

TRAMO PERDIDAS (m)

hA-B 3.61m

hfa5 4.92m

hfa3 4.93m

hB-C 0.232m

TRAMO PERDIDAS (m)

ha-a1_a2 1.13m

ha1 0.6m

ha2 0.86m

hsuavizador_11 3.53m

hsuavizador_8 2.82m

hb-b1_b2 0.43m

hb1 0.4m

hb2 0.39m

hsuavizador_7 2.95m

hsuavizador_6 2.13m

hC 0.76m

hsuavizador_1 2.82m

Ha-c 0.13m

hd1_d2 0.34m

hfcarbón_4 1.54m

hfcarbón_5 1.53m

hfiltrocarbón_4 5.73m

hfiltrocarbón_5 4.93m

Hd1-d2—d3 0.58m

hmeco5 0.34m

hmeco4 0.23m

hmecos6 0.43m

hmecos1 0.22m

hautoclaves 18.9m

hTotal 68m

130

Con htotal de 68m y el caudal de 64m3 /h del sistema se recurre a la curva

característica brindada por el fabricante (Ver anexo A) de la bomba que esta en

servicio en la empresa para observar el estado actual requerido para un optimo

funcionamiento.

A continuación se representa un esquema de montaje de la bomba de EMCALI # 3

que se encuentra en funcionamiento actualmente.

Figura.15.: Diagrama bomba de EMCALI instalada actualmente

Según medidas tomadas en el sitio donde se encuentra instalada la bomba de

EMCALI # 3:

Hs= 0.6m.

131

6.5.11. Calculo del NPSHinstalación. Como la bomba esta instalada en un nivel

superior al del líquido (Véase Figura.14.) y el fluido de trabajo es agua a una

temperatura 18ºC y el tanque de acopio esta a presión atmosférica tenemos los

siguientes datos para calcular el NPSHinstalación:

saccesoriostuberiaeDbe

ninstalació hhg

vg

PppNPSH −−+

−+= _

2

2ρ

2

3

25

/8.9

/1000

0

0

)/10(1

smg

mKg

P

P

mNbarP

D

e

b

=

=

=

=

=

ρ

La g

ve

2

2

puede suprimirse debido a la reducida altura dinámica en la aspiración y así

como en el deposito.

Entonces la formula queda reducida:

saccesoriostuberianinstalació hhNPSH −−≈ _10

Para perdidas en la tubería de succión y los accesorios se expresa a continuación


132

La ecuación de perdida de energía para tramo de succión queda de la siguiente

manera:

( ) ( ) ( )

444 3444 2143421444 3444 21"2__

2

"4_"6_

2

"6_

2

_ 222tuberiafricción

succiónsucción

gradualncontracció

succión

Codos

succióneTaccesoriostuberia g

vDLf

gvk

gv

DLfh ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛++⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=


• =Tf Para tubería de acero diámetro 6”= 0.015 (según tabla 2)


• Para el factor de fricción =4_succiónf en la tubería de 6”



3180046.0

3.146==

mmDε

Dónde 015.0=succiónf

• 5.10972.01463.0

"4

"6 ==→mm



Para la velocidad de succión con un diámetro nominal de tubería de 6” tenemos:

smvmsmv

AQv succiónsucciónsucción /99.0

10*682.1/.0168.0

22

3

===== −

133

La velocidad recomendada (según tabla 12) la velocidad de succión que

proporciona una bomba instalada se encuentra en un rango de 0.5m/s y 1.5m/s en

nuestro análisis de la bomba de EMCALI # 3 se puede corroborar que la velocidad

presente según cálculos anteriores es la correcta.

min/1068min/ LQlitros =

Tabla. 10. Rangos de tamaño de tubería de succión vs. Velocidad de flujo y

velocidad

Tamaño

nominal

“

Velocidad

(m/s)

Velocidad

De flujo

(L/min)

11/2 0.57 45

2 0.73 95

21/2 0.71 130

3 0.66 190

31/2 0.74 285

4 0.96 475

5 0.85 660

6 0.85 950

8 1.05 1890

10 1.24 3800


Hall, 1996. p. 439

134

La longitud total de la tubería de 6”de la tubería de succión según datos tomados

en el sitio de instalación de la bomba es de 2.75m

( )( ) ( ) ( ) ( )

mh

gsm

mm

gsm

gsmh

accesoriostuberia

tuberiafriccióngradualncontraccióCodos

accesoriostuberia

05.0

2/99.0

1463.075.2015.0

2/99.024.0

2/99.030016.0

_

"2__

2

"4_"6_

2

"6_

2

_

44444 344444 2144 344 214444 34444 21⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛++⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

Reemplazando los valores anteriormente desarrollados la ecuación para

NPSHinstalación

mNPSH

mmmNPSH

ninstalació

ninstalació

3.9

6.005.010

=

−−≈

Según la curva característica de la bomba que actualmente esta en operación (Ver

anexo A) para una cabeza dinámica de 68m y 64m3/h el diámetro del impulsor

debe ser de 290 mm. Auque la intercepción entre estos dos valores esta un poco

mas bajo se toma por encima para dejar un factor de seguridad mas alto ya que si

se toma el que esta por debajo presentaría una deficiencia alta para el caudal

requerido por el sistema.

Para observar el NPSH requerido seguimos la figura de la curva característica

brindada por el fabricante la línea punteada color verde (ver anexo A) y como se

puede observar el NPSH requerido es mucho menor que el NPSH de instalación

entonces podemos decir que la bomba no tendrá problemas de cavitación ya que

135

la presión es suficientemente alta para evitar formaciones de burbujas las cuales

imploten y destruyan el impeler que esta en funcionamiento.

136

7. CONCLUCIONES

Al término de esta pasantia se actualizo los planos de la red de distribución en la

planta de BAXTER S.A. por medio de los cuales se adquirió la destreza en el

desarrollo y presentación de planos por parte del estudiante y brindando una

herramienta fundamental a la empresa para la utilización de estos ya que se

actualizo en su totalidad para que por parte del ingeniero encargado de la red

pueda hacer una proyección si dado un caso se necesita un ensanchamiento de

la red para aumentar la producción.

Se desarrollo una hoja de calculo que servirá para el futuro que proporcionara a

los operarios encargados la fácil introducción de datos que ellos recogen por

medio de los contadores de flujo para luego hacer comparativos de producción y

saber los consumos reales mensuales de agua que brinda las empresas publicas

de EMCALI y por consiguiente la producción de la empresa en sus productos que

llevan como materia prima fundamental agua de EMCALI.

Los resultados obtenidos de la evaluación mecánica de la bomba de EMCALI # 3

durante la pasantia, el caudal de trabajo de 64m3/h, la perdida de cabeza dinámica

de 68m y una eficiencia de trabajo del 70% se llego a la conclusión de que la

bomba esta trabajando en condiciones optimas y que a partir de este estudio se

llevaran acabo proyectos en los cuales se examine otras causas que puedan

producir un menor desempeño que afecte el buen funcionamiento del equipo que

se analizo en esta pasantia; este informe es de gran ayuda al ingeniero encargado

de los sistema críticos de la empresa ya que por medio de este se conoce el

estado actual de funcionamiento de la bomba y además tomara con los resultados

obtenidos acciones para que estudiantes de la Universidad Autónoma de

137

Occidente desarrollen proyectos de pasantia futuros que logren analizar otros

factores de funcionamiento del sistema de bombeo.

138

BIBLIOGRAFIA

BAUMESTER, Aballony. Manual del ingeniero Mecánico. 2 ed. México: Mc Graw

Hill, 1990. 577 p.

IRVING, Shames. Mecánica de Fluidos. 3 ed. México: Mc Graw Hill, 1995. 236 p.

Fuente: MOTT, Robert. Mecánica de Fluidos Aplicada. 4 ed. Mexico: Prentice Hall,

1996. 550 p.

POTTER, Marle. Mecánica de Fluidos. 2 ed. México: Prentice Hall, 1997. 144 p.

STREETER, Victor. / WYLIE, Benjamin / BEDFORD, Keith. Mecánica de Fluidos. 9

ed. Santafe de Bogota: Mc Graw Hill, 2000. 220 p.

Curvas características de bombas centrifugas [en línea]. Santa Fe de Bogota: IHM,

2006. [Consultado 12 de mayo de 2006]. Disponible por Internet: www.ihm.com.co

139

ANEXOS

Anexo A. Curva característica de la bomba suministrada por el fabrican.

Fuente: Curvas características de bombas centrifugas [en línea]. Santa Fe de

Bogota: IHM, 2006. [Consultado 12 de mayo de 2006]. Disponible por Internet:

www.ihm.com.co

Anexo B. Plano 07-AU-01-55

140

Anexo C. Plano 07-AU-01-56

141

WILLY_RAM

UBICACION

PUNTO C

WILLY_RAM

UBICACION

Rama a

WILLY_RAM

UBICACION

Rama b

WILLY_RAM

UBICACION

Rama c

WILLY_RAM

UBICACION

Rama a1

WILLY_RAM

UBICACIÓN

Rama a2

WILLY_RAM

UBICACIÓN

Rama b1

WILLY_RAM

UBICACIÓN

Rama b2

Anexo D. Plano 07-AU-01-57

142

Anexo E. Plano 07-AU-01-58

143

WILLY_RAM

UBICACIÓN

PUNTO D

WILLY_RAM

UBICACION

Rama d1

WILLY_RAM

UBICACIÓN

Rama d2

WILLY_RAM

UBICACIÓN

Rama d3

Anexo F. Plano 07-AU-01-59

144

Anexo G. Plano 07-AU-01-60

145

Anexo H. Plano 07-AU-01-61

146

Anexo I. Plano 07-AU-01-62

147

Anexo J. Plano 07-AU-01-63

148

Anexo K. Plano 07-AU-01-64

149

TOTALIZACION DE AGUA DESTILADA PRODUCIDA VS AGUA DE PRODUCCION - FACTOR DE UTILIZACION DE DESTILADORES MECO SISTEMAS CRITICOS LABORATORIOS BAXTER CALI COLOMBIA

ENERO 2006 FEBRERO 2006 MARZO 2006 ABRIL 2006 MAYO 2006 JUNIO 2006ACTIVIDAD MECO 1 MECO 4 MECO 5 MECO 6 MECO 1 MECO 4 MECO 5 MECO 6 MECO 1 MECO 4 MECO 5 MECO 6 MECO 1 MECO 4 MECO 5 MECO 6 MECO 1 MECO 4 MECO 5 MECO 6 MECO 1 MECO 4 MECO 5 MECO 6

Hora inicial 21746,86 13608,56 45547,4 16726,4 22304,81 13686,84 46208,9 17401,5 22538,88 14191,43 46701,2 17970,1 18564,1 14720,75 47267,6 18564,1 19124,46 15238,42 47784,1 19131,33 19673,78 15749,65 48298,33 19722Hora final 22304,81 13686,84 46208,9 17401,5 22538,88 14191,43 46701,2 17970,1 22818,57 14720,75 47267,6 18564,1 19124,46 15238,42 47784,1 19131,33 19673,78 15749,65 48298,33 19722 20226,9 16264,88 48812,69 20309,23Total horas 557,95 78,28 661,5 675,1 234,07 504,59 492,3 568,6 279,69 529,32 566,4 594 560,36 517,67 516,5 567,23 549,32 511,23 514,23 590,67 553,12 515,23 514,36 587,23Litros producidos 2.153.687 302.161 2.553.390 3.475.415 903.510 1.947.717 1.900.278 2.927.153 1.079.603 2.043.175 2.186.304 3.237.300 2.162.990 1.998.206 1.993.690 3.091.404 2.120.375 1.973.348 1.984.928 3.219.151 2135043 1988787,8 1985429,6 3.023.060 Total M3 producidos 8484,65 292,6 7678,66 284,4 8546,38 284,9 9246,29 318,8 9297,80 309,9 9132,32 314,9Litros Llenados 5.507.069 5.350.827 6.119.350 5.224.297 4.909.709 6.066.453 Unidades Llenadas 7.021.102 6.571.358 7.782.342 6.892.212 7.125.848 7.564.156 FACTOR UTILIZACION 1,54 1,44 1,40 1,77 1,89 1,51FACTOR UTILIZACION EA 1,21 1,17 1,10 1,34 1,30 1,21

DIAS LABORADOS 29 27 30 29 30 29

FACTOR 1997 1,72 PROMEDIOS DEL AÑO 2006FACTOR 1998 1,85 ACTIVIDAD MECO 1 MECO 4 MECO 5 MECO 6FACTOR 1999 1,12

REPORTAR DATOS PARA INFORME MENSUAL DEL AÑO 2006 EN LOS CUADROS AMARILLOS

PROMEDIO horas 274,28 263,28 317,85 323,04FACTOR 2000 1,18 PROMEDIO Litros producidos 1.058.734 1.016.245 1.226.885 1.662.995 FACTOR 2001 1,05 Total M3 producidos 4964,86 #¡DIV/0!FACTOR 2002 1,20 Litros Llenados 2.764.809 FACTOR 2003 1,17 Unidades Llenadas 3.579.752 FACTOR 2004 1,15 FACTOR UTILIZACION #¡DIV/0!FACTOR 2005 1,07

FACTOR 2006 #¡DIV/0!

META FACTOR DE UTILIZACION 1,16 FACTOR UTILIZACION EA #¡DIV/0!DIAS LABORADOS 14,50

JULIO 2006 AGOSTO 2006 SEPTIEMBRE 2006 OCTUBRE 2006 NOVIEMBRE 2006 DICIEMBRE 2006ACTIVIDAD MECO 1 MECO 4 MECO 5 MECO 6 MECO 1 MECO 4 MECO 5 MECO 6 MECO 1 MECO 4 MECO 5 MECO 6 MECO 1 MECO 4 MECO 5 MECO 6 MECO 1 MECO 4 MECO 5 MECO 6 MECO 1 MECO 4 MECO 5 MECO 6

Hora inicial 20226,9 16264,88 48812,69 20309,23Hora final 20783,79 16767,87 49361,55 20602,845Total horas 556,89 502,99 548,86 293,615 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0Litros producidos 2149595 1941541,4 2118599,6 1.511.530 0 0 0 - 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 - 0 0 0 - Total M3 producidos 7721,27 #¡DIV/0! 0,00 #¡DIV/0! 0,00 #¡DIV/0! 0,00 #¡DIV/0! 0,00 #¡DIV/0! 0,00 #¡DIV/0!Litros Llenados - - - - - 0,00Unidades Llenadas - - - - - 0,00FACTOR UTILIZACION #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0!FACTOR UTILIZACION EA #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0!DIAS LABORADOS 0 0 0 0 0 0

Anexo L.

150

CONSUMOS SUAVIZADORES AGUA DE EMCALI Y AGUA DE POZO PROFUNDOSUAVIZADOR 1 SUAVIZADOR 5 SUAVIZADOR 6 SUAVIZADOR 7 SUAVIZADOR 8 SUAVIZADOR 9 SUAVIZADOR 10 SUAVIZADOR 11

PERIODO DIASTRABAJADOS M3/DIA LECTURA

ANTERIORLECTURAACTUAL CONSUMO M3/DIA LECTURA







ANTERIORLECTURAACTUAL CONSUMO M3/DIA

ENERO 29 567,7 71344,3 75931,7 4587,4 158,19 61783,3 61783,3 0 0,00 664000 664102 102 3,52 70525 74158,6 3633,6 125,30 24746,3 27805 3058,7 105,47 0 0,00 13479,1 18561,7 5082,6 175,26FEBRERO 27 663,4 75931,7 79681,6 3749,9 138,89 61783,3 61783,3 0 0,00 664102 667645,3 3543,3 131,23 74158,6 77691,4 3532,8 130,84 27805 30361,7 2556,7 94,69 0 0,00 18561,7 23089,9 4528,2 167,71MARZO 30 693,3 79681,6 84430,6 4749 158,30 61783,3 61783,3 0 0,00 667645,3 671403,5 3758,2 125,27 77691,4 81850,9 4159,5 138,65 30361,7 33828,8 3467,1 115,57 0 0,00 23089,9 27754,7 4664,8 155,49ABRIL 29 0,0 84430,6 89619,83 5189,23 178,94 61783,3 61783,3 0 0,00 671403,5 675061,75 3658,25 126,15 81850,9 85807,01 3956,11 136,42 33828,8 37487,03 3658,23 126,15 0 0,00 27754,7 32767,05 5012,35 172,84MAYO 30 689,3 89619,83 93910,37 4290,54 143,02 61783,3 61783,3 0 0,00 675061,75 678874,05 3812,3 127,08 85807,01 89919,26 4112,25 137,08 37487,03 41055,48 3568,45 118,95 0 0,00 32767,05 37663,92 4896,87 163,23JUNIO 29 728,6 93910,37 98479,57 4569,2 157,56 61783,3 61783,3 0 0,00 678874,05 682629,37 3755,32 129,49 89919,26 93708,4 3789,14 130,66 41055,48 45067,84 4012,36 138,36 0 0,00 37663,92 42666,28 5002,36 172,50JULIO 0 0 #¡DIV/0! 0 #¡DIV/0! 0 #¡DIV/0! 0 #¡DIV/0! 0 #¡DIV/0! 0 #¡DIV/0! 0 #¡DIV/0!AGOSTO 0 #¡DIV/0! 0 #¡DIV/0! 0 #¡DIV/0! 0 0 #¡DIV/0! 0 0 #¡DIV/0! 0 0 #¡DIV/0! 0 #¡DIV/0! 0 0 #¡DIV/0!SEPTIEMBRE 0 #¡DIV/0! 0 0 #¡DIV/0! 0 #¡DIV/0! 0 0 #¡DIV/0! 0 0 #¡DIV/0! 0 0 #¡DIV/0! 0 #¡DIV/0! 0 0 #¡DIV/0!OCTUBRE 0 #¡DIV/0! 0 0 #¡DIV/0! 0 #¡DIV/0! 0 0 #¡DIV/0! 0 0 #¡DIV/0! 0 0 #¡DIV/0! 0 #¡DIV/0! 0 #¡DIV/0!NOVIEMBRE 0 #¡DIV/0! 0 0 #¡DIV/0! 0 #¡DIV/0! 0 0 #¡DIV/0! 0 0 #¡DIV/0! 0 0 #¡DIV/0! 0 #¡DIV/0! 0 0 #¡DIV/0!DICIEMBRE 0 #¡DIV/0! 0 0 #¡DIV/0! 0 #¡DIV/0! 0 0 #¡DIV/0! 0 0 #¡DIV/0! 0 0 #¡DIV/0! 0 #¡DIV/0! 0 0 #¡DIV/0!

PROMEDIO 15 #¡DIV/0! 2.261 #¡DIV/0! 0 ##### 1.932 #¡DIV/0! 1.693 ##### 2.653 #¡DIV/0!

PERIODO AGUA SUAVEEMCALI

AGUA SUAVEPOZO

TOTALAGUASUAVE NOTA: LEER COMENTARIO ACERCA DE LOS DATOS DE LOS SUVIZADORES DE POZO PROFUNDO

ENERO 11381,7 1 16.464FEBRERO 13382,7 1 17.911MARZO 16133,8 1 20.799ABRIL 16461,82 1MAYO 15783,54 1 20.680JUNIO 16126,02 1 21.128JULIO 0 1 0AGOSTO 0 1 0SEPTIEMBRE 0 1 0OCTUBRE 0 1 0NOVIEMBRE 0 1 0DICIEMBRE 0 0 0PROMEDIO 5374,6 0,9 5226,1

ENER

O

FEBR

ERO

MAR

ZO

ABR

IL

MAY

O

JUN

IO

JULI

O

AGO

STO

SEPT

IEM

BRE

OC

TUBR

E

NO

VIEM

BRE

DIC

IEM

BRE

AGUA SUAVE

POZO

AGUA SUAVE

EMCALI

0

2.000

4.000

6.000

8.000

10.000

12.000

14.000

16.000

18.000

M3

MESES

TIPO DE AGUA

COMPARATIVO ENTRE CONSUMO DE AGUA DE EMCALI Y AGUA DE POZO SUAVIZADA A TRAVES DE LOS MESES DEL AÑO2006

AGUA SUAVEPOZOAGUA SUAVEEMCALI

Anexo M.

151

2005

AHORRO FACTOR FACTORLECTURA LECTURA CONSUMO LECTURA LECTURA CONSUMO LECTURA LECTURA CONSUMO LECTURA LECTURA CONSUMO CONSUMO CONSUMO M3 AÑO EMCALI POZO

ANTERIOR ACTUAL ANTERIOR ACTUAL ANTERIOR ACTUAL ANTERIOR ACTUAL GL AGUA POZO 2004 VS AD VS ADYTD /95 183554 183554 54272 24023 300.985 58272482 220.561 YTD /96 17316 31510 157661 66529 273.015 67825458 256.719 YTD /97 50709 53221 52697 65864 222.491 75087299 284.205 YTD /98 39020 36930 7986 78487 162.423 67362548 272.385 YTD /99 59008 584 15885 70922 146.399 58258529 220.509 33.277.847 44.970.064 33.278 11,03 8,16 4,40 6,63YTD /2000 43351 762 67883 54917 166.913 55101589 208.560 38.413.181 51.368.254 38.413 9,77 7,31 4,35 5,43YTD /2001 49012 47936 69572 41988 208.508 60077601 227.394 43.003.223 58.112.464 43.003 10,14 7,50 4,85 5,29YTD /2002 38336 59210 66190 55923 219.659 54393501 205.879 47.854.555 63.891.262 47.855 8,89 6,66 7,24 -18,6% 4,59 4,30YTD /2003 363 46902 129 69110 190 102218 281 62950 173 281.180 787 29476879 111.570 293 51.934.719 65.990.748 51.935 143.071 7,56 5,95 6,66 -11,9% 5,41 2,15YTD /2004 352 60430 131 64323 167 87518 292 60895 158 273.165 776 51496043 194.913 554 468.078 1.330 61.658.745 77.160.706 61.659 175.167 7,59 6,07 7,00 5,00 -34,1% 4,43 3,16YTD /2005 334 61438 201,1 39279 136,0 72369 172,9 46048 143,4 219.134 656,1 68270767 258.405 774 477.539 1.430 65.360.659 80.394.316 65.361 195.691 7,31 5,94 -3,8% -2,1% -24,3% 3,35 3,95YTD /2006 174 36423 183 32458 169 43406 211 26629 140 138.916 798 34170685 129.336 743 268.252 1.542 33.177.705 42.957.018 0,772 33.178 190,7 8,09 6,24 0,107 5,00 24,9% 4,19 3,90ENE 29 590248 595546 5298 183 364991 369892 4901 169 519045 525175 6130 211 366340 370398 4058 140 20.387 703 6382427 24.157 833 44.544 1.536 5.507.069 7.021.102 0,78 5.507 189,9 8,09 6,34 0,107 5,0 -38,2% 3,70 4,39 3,25 3,83FEB 27 595546 601122 5576 207 369892 374884 4992 185 525175 531480 6305 234 370398 374523 4125 153 20.998 778 5482880 20.753 769 41.751 1.546 5.350.827 6.571.358 0,814 5.351 198,2 7,80 6,35 0,107 5,0 -35,9% 3,92 3,88 3,25 3,83MAR 30 601122 606968 5846 195 374884 380209 5325 178 531480 538743 7263 242 374523 378837 4314 144 22.748 758 5720909 21.654 722 44.402 1.480 6.119.350 7.782.342 0,786 6.119 204 7,26 5,71 0,107 5,0 -31,1% 3,72 3,54 3,25 3,83ABR 29 606968 612466 5498 190 380209 385469 5260 181 531480 538460 6980 241 374523 378435 3912 135 21.650 747 5375612 20.347 702 41.997 1.448 5.224.297 6.892.212 0,758 5.224 180 8,04 6,09 0,107 5,0 -37,8% 4,14 3,89 3,25 3,83MAY 30 612466 618235 5769 192 385469 390502 5033 168 538460 545577 7117 237 378435 382451 4016 134 21.935 731 5526812 20.919 697 42.854 1.428 4.909.709 7.125.848 0,689 4.910 164 8,73 6,01 0,107 5,0 -42,7% 4,47 4,26 3,25 3,83JUN 29 618235 623911 5676 196 390502 395580 5078 175 545577 552690 7113 245 382451 386719 4268 147 22.135 763 5682045 21.507 742 43.642 1.505 6.066.453 7.564.156 0,802 6.066 209 7,19 5,77 0,107 5,0 -30,5% 3,65 3,55 3,25 3,83JUL 623911 626671 2760 #¡DIV/0! 395580 397449 1869 #¡DIV/0! 552690 555188 2498 #¡DIV/0! 386719 388655 1936 #¡DIV/0! 9.063 #¡DIV/0! - #¡DIV/0! 9.063 #¡DIV/0! - - #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! 0,107 5,0 #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! 3,25 3,83AGO 0 #¡DIV/0! 0 #¡DIV/0! 0 #¡DIV/0! 0 #¡DIV/0! 0 #¡DIV/0! - #¡DIV/0! - #¡DIV/0! - - #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! 0,107 5,0 #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! 3,25 3,83SEP 0 #¡DIV/0! 0 #¡DIV/0! 0 #¡DIV/0! 0 #¡DIV/0! 0 #¡DIV/0! - #¡DIV/0! - #¡DIV/0! - - #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! 0,107 5,0 #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! 3,25 3,83OCT 0 #¡DIV/0! 0 #¡DIV/0! 0 #¡DIV/0! 0 #¡DIV/0! 0 #¡DIV/0! - #¡DIV/0! - #¡DIV/0! - - #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! 0,107 5,0 #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! 3,25 3,83NOV 0 #¡DIV/0! 0 #¡DIV/0! 0 #¡DIV/0! 0 #¡DIV/0! 0 #¡DIV/0! - #¡DIV/0! - #¡DIV/0! - - #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! 0,107 5,0 #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! 3,25 3,83DIC 0 #¡DIV/0! 0 #¡DIV/0! 0 #¡DIV/0! 0 #¡DIV/0! 0 #¡DIV/0! - #¡DIV/0! - #¡DIV/0! - - #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! 0,107 5,0 #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! 3,25 3,83

PROMEDIO 29 3.035 ##### 2.705 #¡DIV/0! 3.617 ##### 2.219 #¡DIV/0! 11.576 #¡DIV/0! 10.778 #¡DIV/0! 22.354 #¡DIV/0! 2.765 #¡DIV/0! #¡DIV/0!

PERIODO CONSUMO ACUMULADO % ACUMULADO % ACUMULADOEMCALI+POZO EMCALI EMCALI POZO POZO EMCALI+POZO

ENE 44544,49 20387 46% 24157,49 54% 44544FEB 41750,70 20998 50% 20752,70 50% 41751MAR 44401,64 22748 51% 21653,64 49% 44402 EMCALI = AGUA EMCALIABR 41996,69 21650 52% 20346,69 48% 41997 POZO = AGUA DE POZOMAY 42853,98 21935 51% 20918,98 49% 42854 PROFUNDOJUN 43641,54 22135 51% 21506,54 49% 43642JUL 9063,00 9063 100% 0,00 0% 9063AGO 0,00 0 #¡DIV/0! 0,00 #¡DIV/0! 0SEPT 0,00 0 #¡DIV/0! 0,00 #¡DIV/0! 0OCT 0,00 0 #¡DIV/0! 0,00 #¡DIV/0! 0NOV 0,00 0 #¡DIV/0! 0,00 #¡DIV/0! 0DIC 0,00 0 #¡DIV/0! 0,00 #¡DIV/0! 0YTD 268252,04 138916 52% 129336 48% 268252

INDICEUNIDADES

VSLTS PROD

METALitros 2004

METAUnidades

2004

UNIDADESPRODUCIDAS m3/diaLitro Equivalente

TOTALES

INDICELTS CONSUM

VSLTS PRODM3/DIA M3/DIA M3/DIA M3

CONSUMIDOS

CONSUMOAGUA

DESTILADA

CONSUMOAGUA

DESTILADAEN M3M3/DIA

TOTAL

PERIODO DIAS LABORADOS M3 /DIA

CONTADOR 2160003 PLANTA TELF.

M3/DIAM3 /DIACONTADOR POZOCONTADOR 26251463 PARQUEADERO CONTADOR 26250443 EQUIPOS CONTADOR 5039794 RECEPCION CONSUMO

TOTALM3 EMCALI

METALitros 2006

METALitros 2006

CONSUMO AGUACONTROL POR MEDICION INTERNA (PERIODO MENSUAL BAXTER)

C I T Y 1 C I T Y 2 C I T Y 3 C I T Y 4

YTD/2000

YTD/2001

YTD/2002

YTD/2003

YTD/2004 YTD

/2005

-

50.000

100.000

150.000

200.000

250.000

300.000

METROS CUBICOS

AÑO

COMPARATIVO ANUAL DE CONSUMO TOTAL DE AGUA DE EMCALI Y AGUADE POZO PROFUNDO DESDE EL AÑO 2000 AL 2005

AGUA DE EMCALI AGUA DE POZO PROFUNDO

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL

0

5.000

10.000

15.000

20.000

25.000

METROS CUBICOS

MES

COMPARATIVO MENSUAL DE CONSUMO DE AGUA DE EMCALI Y AGUA DEPOZO PROFUNDO 2006

AGUA DE EMCALIAGUA DE POZO PROFUNDO

Anexo N.

152

8,09 7,80 7,26 8,04 8,73 7,19 #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0!#¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0!

1536 1546 1480 1448 1428 1536 #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0!#¡DIV/0!

#¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0!

2,07 2,50 2,22 3,15 3,21 2,66 #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0!#¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0!

4,39 3,88 3,54 3,89 4,26 3,55 #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0!#¡DIV/0!

#¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0!

0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0!#¡DIV/0!

3,70 3,92 3,72 4,14 4,47 3,65 #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0!



CUADRO COMPARATIVO DE RELACIONES Y TOTALES EN EL BALANCE DE AGUA MENSUAL

MES Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago YTD

FACTOR CONSUMED LTS / PRODUCED LTS.

PROCESS WATER : AVERAGE DAILY VOLUME ( M3/DAY )

SOFTENED TOTAL WATER

Sep Oct Nov Dic

DISTILATED WATER

WELL WATER

WELL SOFTENED WATER

CITY WATER

CITY SOFTENED WATER

Anexo O.

153

BAXTER COLOMBIA CONFIGURACION DEL SISTEMA DE AGUAS DE LA PLANTA

ENERO 2006

PLANTA1 Y 2

POZO PISCINA 1FILTROS DE

ARENA1 Y 4

833

SUAVIZADOR9

COMPRESORCENTAC 2

FILTROS DE ARENA

2 Y 3

TANQUE DE VAPOR 0,00PISCINA 2

3 ESTIRILIZADORES2 PUESTOS SUAVIZADOR

10BAÑOS

COOLING TOWERCOMPRESSOR

0,00

CUARTO DE MEDICAMENTOS EXTRUCCION Y BOMBAS DE

VACIO

SUAVIZADOR1

158,19

TORRE DE ENFRIAMIENTOSUCCCION AGUA

POZOCUARTO DE CALDERAS

703

40°C

CAFETERIALAVAMANOS TORRE DE

ENFRIAMIENTO1

TORRE DE ENFRIAMIENTO

2


3

TANQUE3,52

TANQUE DE ACOPIO SUAVIZADOR7

FILTRO DE ARENA 5 SUAVIZADOR6

TANQUEPLANTA1 Y 2 6 ESTERILIZADORES

DE 4 PUESTOS

FILTRO DE ARENA3 SUAVIZADOR8

105,47

AGUA DE EMCALI 1CALDERA 1

600 BPH VAPOR183TANQUE DE

CONDENSADOV

SUAVIZADOR5

0,00MEDICAMENT

HALLCALDERA 3

400 BPH

169SUAVIZADOR

11

175,26CONDENSADO 15 TANQUE

9 M3AGUA DESTILADA DESPUES DE LA SANITIZACION

211

AGUA DE EMCALI 2

AGUA DE EMCALI 3567,73 V

MECO 11200 GPH

TANQUE DE DESTILADO

# 2 18000 LTSTANQUE DE DESTILADO

# 3 45000 LTS FILLERS

TANQUE DE MESCLAS

292,6PURGA

140

BOMBAS8,09FACTOR DE

LTS CONSUMIDOS / LTS PRODUCIDOS.

125,30

AGUA DE EMCALI 4

1536

TANQUE DE DESTILADO

# 3 45000 LTS FILLERS140

BOMBAS

FILTROS DE CARBON

4 Y 5MECO 4

1200 GPH

8,09FACTOR DE

LTS CONSUMIDOS / LTS PRODUCIDOS.

TANQUE DE DESTILADO # 4

50000 LTSMECO 5

1200 GPH2,07 AGUA SUAVIZADA TOTAL ESTACION DE

LAVADOTANQUE DE MESCLAS

PROPORCION DE M3 CONSUMIDOS / M3 PRODUCIDOS

V

4,39 AGUA DE POZOMECO 6

1600 GPHNEW

BOMBAS LLENADO

0,00 AGUA DE POZO SUAVIZADA189,9

PRODUCTO

V

3,70 AGUA DE EMCALI

2,07 AGUA SUAVIZADA EMCALI ALACANTARILLADO

1,54 AGUA DESTILADA

AGUA PROCESADA : PROMEDIO DE VOLUMEN DIARIO ( M3/DIA )

AGUA DE EMCALI 4 M

M

M

M

M

M

M

.

M

M

M

M

M

M

M

M

.

M

M

M

M

M

M

M

M

.

M

M

M

M

M

M

M

M

.

M

M

M

M

M

M

M


A compresor CENTAC

PUMPS

BOMBAS

SUAVIZADOR12

SUAVIZADOR13

Anexo P.

154


FEBRERO 2006

PLANTA1 Y 2769

POZO PISCINA 1FILTRO DE

ARENA1 Y 4

PISCINA 2FILTRO DE

ARENA2 Y 3

TANQUE DE VAPOR SUAVIZADOR

9

0,00

COMPRESSORCENTAC 2

0,00 3 ESTERILIZADORES

* 2 PUESTOS SUAVIZADOR

10BAÑOS

TORRE DE ENFRIAMIENTOCOMPRESORCUARTO DE MEDICAMENTOS

EXTRUCCION Y BOMBAS DE VACIO

POZO DE SUCCION

TORRE DE ENFRIAMIENT

OWASTE

CUARTOS DE CALDERAS 40°C


ENFRIAMIENTO1


2


3SUAVIZADOR1

138,89

778

TANQUEFILTRO DE ARENA 5 SUAVIZADOR

6131,23

TANQUE DE ACOPIOSUAVIZADOR

7

130,84TANQUEPLANTA

1 Y 2 6 ESTERILIZADORES 4 PUESTOS


94,69

AGUA DE EMCALI 1

CALDERA 1600 BPH VAPOR207

TANQUE DE CONDENSADO

VSUAVIZADOR

50,00

MEDICAMENT HALL

CALDERA 3400 BPHAGUA DE

EMCALI 2 185SUAVIZADOR

11


9 M3AGUA DESTILADA DE SPUES DE SANITIZACIONAGUA DE EMCALI 3

663,37 V

234 PURGA

7,80FACTOR

LTS CONSUMIDOS/ LTS PRODUCIDOS.

MECO 11200 GPH

TANQUE DE DESTILADO # 2

18000 LTSTANQUE DE DESTILADO

# 3 45000 LTS LLENADO

TANQUE DE MESCLAS

284,4

AGUA DE EMCALI 4 153

BOMBAS7,80FACTOR


TANQUE DE DESTILADO



BOMBAS

FILTROS DE CARBON 4 Y 5

MECO 41200 GPH1546 AGUA PROCESADA : PROMEDIO DE VOLUMEN DIARIO ( M3/DIA )

TANQUE DE DESTILADO

# 4 50000 LTS

PROPORCION DE M3 CONSUMIDOS / M3 PRODUCIDOSMECO 5

1200 GPH2,50 AGUA TOTAL SUAVIZADA ESTACION DE


V


1600 GPHNEW

BOMBAS LLENADO

0,00 AGUA SUAVIZADA DE POZO198,2

3,92 AGUA DE EMCALIPRODUCTO

2,50 AGUA DE EMCALI SUAVIZADA ALCANTARILLADO V

1,44 AGUA DESTILADA

M

M

M

M

M

M

M

.

M

M

M

M

M

M

M

M

.

M

M

M

M

M

M

M

M

.

M

M

M

M

M

M

M

M

.

M

M

M

M

M

M

M

TORRES DE ENFRIAMIENTO

compresor CENTAC 3

BOMBAS

PUMPS

SUAVIZADOR12

SUAVIZADOR13

Anexo Q.

155


BOMBAS

MECO 11200 GPH

TANQUE DE CONDENSADO# 2 18000 LTS



TANQUE DE MESCLAS284,9AGUA DE EMCALI 3

577,72 V

242 PURGA

7,26FACTOR


AGUA DE EMCALI 2178

SUAVIZADOR11


9 M3AGUA DESTILADA DESPUES DE SANITIZACION

VSUAVIZADOR

50,00

MEDICAMENT HALL

CALDERA 3400 BPH

AGUA DE EMCALI 1CALDERA 1

600 BPH VAPOR195 TANQUE DE CONDESADO

TANQUEPLANTA1 Y 2 6 ESTERILZADORES

* 4 PUESTOS


0,00

TANQUE DE ACOPI SUAVIZADOR7

138,65


6125,27

758

40°C


ENFRIAMIENTO1


2


3SUAVIZADOR1

158,30

TORRE DE ENFRIAMINETO

WASTECUARTO DE CALDERAS

3 ESTERILZADO

RES* 2 PUESTOS

SUAVIZADOR 10

BAÑOS

TORRE DE ENFRIAMIENTOCOMPRESOR

CUARTO DE MEDICAMENTOS EXTRUCCION BOMBAS DE VACIO

POZO DE SUCCION

0,00

COMPRESSORCENTAC 2

0,00

PISCINA 2FILTROS DE

ARENA2 Y 3


9


ARENA1 Y 4

722PLANTA

1 Y 2


MARZO 2006

1,40 AGUA DESTILADA

V


2,22 AGUA DE EMCALI SUAVIZADA ALCANTARILLADO

0,00 AGUA SUAVIZADA DE POZO189,9

V


1600 GPHNEW

BOMBAS LLENADO

2,22 AGUA TOTAL SUAVIZADA WASHINGSTATION

TANQUE DE MESCLAS

AGUA PROCESADA : PROMEDIO DE VOLUMEN DIARIO ( M3/DIA )TANQUE DE

CONDENSADO# 4

50000 LTSPROPORCION DE M3 CONSUMIDOS / M3 PRODUCIDOS

MECO 51200 GPH


BOMBAS

FILTROS DE CARBON 4 Y 5

MECO 41200 GPH1480



7,26FACTOR


M

M

M

M

M

M

M

.

M

M

M

M

M

M

M

M

.

M

M

M

M

M

M

M

M

.

M

M

M

M

M

M

M

M

.

M

M

M

M

M

M

M

TORRES DE ENFRIAMIENTO

compressor CENTAC 3

BOMBAS

BOMBAS

SUAVIZADOR12

SUAVIZADOR13

Anexo R.

156

BAXTER COLOMBIA CONFIGURACION DEL SISTEMA DE AGUAS DE LA PLANTA ABRIL 2006

PLANTA1 Y 2702


ARENA1 Y 4

PISCINA 2 FILTRO DE ARENA2 Y 3


9

0,00

COMPRESSORCENTAC 2

0,00 3 ESTERILIZAD

ORES* 2 PUESTOS

SUAVIZADOR10

BAÑOS

COOLING TOWERCOMPRESSOR

CUARTO DE MEDIACMENTOSEXTRUCCION

BOMBAS DE VACIO POZO DE SUCCION


WASTECUARTO DE CALDERAS 40°C

CAFETERIALAVAMANOS

TORRE DE ENFRIAMIENTO1


2


3SUAVIZADOR1

178,94

747


6126,15


136,42TANQUEPLANTA

1 Y 26

ESTERILIZADORES* 4 PUESTOS


126,15

AGUA DE EMCALI 1

CALDERA 1600 BPH STEAM190 TANQUE DE

CONDENSADOV

SUAVIZADOR5

0,00MEDICAMENT

HALLCALDERA 3

400 BPHAGUA DE EMCALI 2 181

SUAVIZADOR11


9 M3AGUA DESTILADA DESPUES DE SANITIZACIONAGUA DE EMCALI 3

740,49 V

241 PURGA

8,04FACTOR

LTS CONSUMIDOS / LTS. PRODUCIDOS

MECO 11200 GPH

TANQUE DE DESTILADO



TANQUE DE MESCLAS

318,8


BOMBAS8,04FACTOR


TANQUE DE DESTILADO



BOMBAS

FILTRO DE CARBON 4 Y 5

MECO 41200 GPH1448 AGUA PROCESADA : PROMEDIO DE VOLUMEN DE AGUA DIARIO ( M3/DIA )

TANQUE DE DESTILADO

# 4 50000 LTSPROPORCION DE M3 CONSUMIDOS / M3 PRODUCIDOS

MECO 51200 GPH3,15 AGUA SUAVIZADA TOTAL ESTACION DE


V


1600 GPHNEW

BOMBAS LLENADO



3,15 AGUA SUAVIZADA DE EMCALI ALCANTARILLADO V

1,77 AGUA DESTILADA

M

M

M

M

M

M

M

.

M

M

M

M

M

M

M

M

.

M

M

M

M

M

M

M

M

.

M

M

M

M

M

M

M

M

.

M

M

M

M

M

M

M

COOLINGTOWER

compresor CENTAC 3

BOMBAS

BOMBAS

SUAVIZADOR12

SUAVIZADOR13

Anexo S.

157


BOMBAS

MECO 11200 GPH

TANQUE DE DESTILADO



TANQUE DE MESCLAS309,9

AGUA DE EMCALI 3

689,35 V

237

8,73FACTOR


168SUAVIZADOR

11


9 M3AGUA DESTILADA DESPUES DE SANITIZACION

VSUAVIZADOR

50,00

MEDICAMENT HALL

CALDERA 3400 BPH

AGUA DE EMCALI 1

CALDERA 1600 BPH VAPOR192 TANQUE DE

CONDESADO

AGUA DE EMCALI 2

TANQUEPLANTA1 Y 2 6 ESTERILIZADORES

* 4 PUESTOS


118,95


137,08


6127,08

731

40°C

CAFETERIALAVAMANOS TORRES DE ENFRIAMIENTO

1

TORRES DEENFRIAMIENTO

2

TORRES DEENFRIAMIENTO

3SUAVIZADOR1

143,02

TORRE DE ENFRIAMIENT

OWASTE

CUARTO DE CALDERAS

3 ESTERILIZADORES* 2 PUESTOSSUAVIZADOR

10BAÑOS

TORRES DEENFRIAMIENTOCOMPRESO


BOMBAS DE VACIO

POZO DE SUCCION

0,00

COMPRESORCENTAC 2

0,00

PISCINA 2 FILTRO DE ARENA2 Y 3

TankSteam SUAVIZADOR

9


ARENA1 Y 4

697PLANT1 Y 2

BAXTER COLOMBIA CONFIGURACION DEL SISTEMA DE AGUAS DE LA PLANTA MAYO 2006

1,89 AGUA DESTILADA

V


3,21 AGUA SUAVIZADA DE EMCALI ALCANTARILLADO


V

4,26 AGUA DE POZO MECO 61600 GPH

NEW

BOMBAS LLENADO

3,21 AGUA SUAVIZADA TOTAL WASHINGSTATION

TANQUE DE MESCLAS

AGUA PROCESADA : PROMEDIO DE VOLUMEN DE AGUA DIARIO ( M3/DIA )TANQUE DE DESTILADO50000 LTSPROPORCION DE M3 CONSUMIDOS / M3 PRODUCIDOS

MECO 51200 GPH


BOMBAS


MECO 41200 GPH1428

TANQUE DE DESTILADO


8,73FACTOR


M

M

M

M

M

M

M

.

M

M

M

M

M

M

M

M

.

M

M

M

M

M

M

M

M

.

M

M

M

M

M

M

M

M

.

M

M

M

M

M

M

M


compresor CENTAC 3

BOMBAS

BOMBAS

SUAVIZADOR12

SUAVIZADOR13

Anexo T.

158

BAXTER COLOMBIA CONFIGURACION DEL SISTEMA DE AGUAS DE LA PLANTA JUNIO 2006

PLANTA1 Y 2742

POZO PISCINA1FILTRO DE

ARENA1 Y 4

PISCINA 2FILTRO DE

ARENA2 Y 3


9

0,00

COMPRESORCENTAC 2

0,003 ESTERILIZADORES

* 2 PUESTOSSUAVIZADOR10

BAÑOS

TORRES DE ENFRIAMIENTO COMPRESOR


BOMBAS DE VACIOPOSO DE SUCCION

TORRE DEENFRIAMIENTO

WASTECUARTO DE CALDERAS 40°C

CAFETERIALAVAMANOS

TORRE DEENFRIAMIENTO1


2

TORRE DEENFRIAMIENTO3SUAVIZADOR

1

157,56

763


6129,49


130,66TANQUEPLANTA

1 Y 26

ESTERILIZADORES

* 4 PUESTOS


138,36

AGUA DE EMCALI 1

CALDERA 1600 BPH VAPOR196 TANQUE DE

CONDESADOV

SUAVIZADOR5

0,00MEDICAMENT

HALLCALDERA 3

400 BPHAGUA DE EMCALI 2 175

SUAVIZADOR11


9 M3AGUA DESTILADA DESPUES DE SANITIZACIONAGUA DE EMCALI 3

728,56 V

245 PURGA

7,19FACTOR


MECO 11200 GPH

TANQUE DE DESTILADO# 2 18000 LTSTANQUE DE

DESTILADO# 3

45000 LTS LLENADO

TANQUE DE MESCLAS

314,9


BOMBAS7,19FACTOR


TANQUE DE DESTILADO



BOMBAS


MECO 41200 GPH1536 AGUA PROCESADA : PROMEDIO DE VOLUMEN DE AGUA DIARIO ( M3/DIA )

TANQUE DE DESTILADO

# 4 50000 LTS

PROPORCION DE M3 CONSUMIDOS / M3 PRODUCIDOSMECO 5

1200 GPH2,66 AGUA SUAVIZADA TOTAL WASHING

STATIONTANQUE DE MESCLAS

V


1600 GPHNEW

BOMBAS LLENADO



2,66 AGUA SUAVIZADA DE EMCALI ALCANTARILLADO V

1,51 AGUA DESTILADA

M

M

M

M

M

M

M

.

M

M

M

M

M

M

M

M

.

M

M

M

M

M

M

M

M

.

M

M

M

M

M

M

M

M

.

M

M

M

M

M

M

M


compresor CENTAC 3

BOMBAS

BOMBAS

SUAVIZADOR12

SUAVIZADOR13

Anexo U.

159

160

EVALUACION MECANICA DEL SISTEMA DE BOMBEO DEL AGUA DE EMCALI EN LA EMPRESA FARMACEUTICA BAXTER S.A.

William Andrés Ramírez Rosero

[email protected], Ingeniería Mecánica

Universidad Autónoma de Occidente

La empresa farmacéutica BAXTER S.A. cuenta con un sistema de bombeo interno que provee agua potable a diferentes equipos, el cual a su vez posee una bomba centrifuga la cual se evaluó dando como resultado un caudal de 64m3/h, la perdida de cabeza dinámica de 68m y una eficiencia de trabajo del 70% para lograr los resultados antes mencionados se hizo un levantamiento de planos para referenciar medidas de longitud y diámetros de tuberías presentes en el sistema.

Bomba centrifuga, caudal, eficiencia, cabeza dinámica, planos

1. INTRODUCCIÓN El proyecto de grado “EVALUACION MECANICA DEL SISTEMA DE BOMBEO DEL AGUA DE EMCALI DE UNA EMPRESA FARMACEUTICA DE LA CIUDAD DE CALI BAXTER S.A.” Que se realizo en la modalidad de PASANTIA, tiene como finalidad adquirir experiencia de ingeniería en el desarrollo de este tipo de proyectos, por tal motivo se toma como modelo evaluar la capacidad del sistema de distribución de agua que suministra EMCALI a la empresa Laboratorios Baxter S.A. ubicada en la ciudad de Cali. La empresa para la elaboración de sus productos utiliza, entre otros, como materia prima agua potable; la cual, es tomada directamente de la red urbana, suministrada por la empresa municipal de servicios públicos de Cali “EMCALI”.

Para la evaluación de la bomba del sistema, se necesita actualizar los planos de la red de tubería para calcular las perdidas y cabeza dinámica que actualmente la bomba esta presentando, además la manera como esta distribuida la red en la empresa. Igualmente, se aplicarán conceptos de Ingeniería Mecánica en el área de Mecánica de Fluidos y Máquinas Hidráulicas, principalmente. Del proyecto se espera, además de determinar el estado del sistema dejar una herramienta para que el ingeniero encargado de los sistemas críticos pueda en un futuro proyectar o ver cual es la capacidad real en caso de que necesite valores mayores de trabajo.

2. DESCRIPCION DEL PROBLEMA

Considerando que se desconoce el estado actual de consumo de agua en algunas partes de la planta, así

161

como sí el sistema tiene la capacidad requerida parcial o totalmente, se hará una evaluación de dicho sistema desde el punto de vista técnico de Ingeniería Mecánica.

3 MARCO TEORICO Para la realización de esta investigación se deben tener en cuenta conceptos y aplicación de la mecánica de fluidos y maquinas hidráulicas. Un sistema de bombeo se considera, dentro de la mecánica de fluidos clásica, como un sistema de régimen permanente y flujo estable y el agua (fluido de trabajo), como un fluido incompresible unidimensional. El análisis de estos sistemas se modelan partiendo del caso más ideal, el cual considera que el sistema no pierde energía por efectos de irreversibilidades internas es decir que se asume que la fricción es cero y esta dado por la siguiente ecuación llamada ecuación de Bernoulli llamada así por el autor que investigo acerca de esta ciencia.

CTEp

g

vz =++

γ2

2

Ecuación (1) • g Fuerza gravitacional [m/s2]

• P Presión[N/m2] • ρ Densidad del fluido[Kg./m2]

• γ Peso especifico

• v Velocidad de desplazamiento [ m/s] De acuerdo a las investigaciones realizadas por Daniel Bernoulli esta ecuación esta sometida a ciertas restricciones: • Flujo estacionario. • Flujo sin fricción. • Flujo a lo largo de una línea de corriente. • Flujo incompresible Esta ecuación parte inicialmente del balance de masa para un sistema en régimen permante y en la cual se establece que:

AVm ××=•

ρ

Ecuación (2) Donde:

• •m Es la razón de gasto de la masa[kg/s]

• A Área transversal del tubo [m2] • V Velocidad promedio del fluido [m/s] • ρ Densidad del fluido[Kg./m2]

A partir de esta ecuación se puede deducir la conocida ecuación de continuidad aplicada en mecánica de fluidos como otra expresión del balance de masa integrando la ecuación 2 partiendo que es un flujo estacionario, para la velocidad promedio a lo largo de un paso del flujo:

•=××=××=××=×× mAVAVAVAV nnnρρρρ .....222111

Ecuación (3) Donde:

• •m Caudal o flujo másico por unidad de

tiempo [m3/s] • A Área transversal del tubo [m2] • V Velocidad promedio del fluido [m/s] No obstante para el desarrollo de este proyecto se debe tener en cuenta las perdidas de energía a través de ductos y accesorios que hay presentes en el sistema entonces la teoría que enmarca este análisis esta dada por la siguiente ecuación.

2 21 1 2 2

1 22 2A R F

P V P VZ h h h Z

g gγ γ+ + + − − = + + [ ]m

Ecuación (4)

Ah = Energía añadida o agregada al fluido mediante

un dispositivo mecánico.

Rh = Energía removida o retirada del fluido

mediante un dispositivo mecánico.

Fh = Pérdidas de energía por parte del sistema,

debidas a fricción en los conductos o pérdidas menores debidas a la presencia de accesorios.

Cada término representa la cantidad de energía por unidad de peso de fluido que fluye en el sistema. Pérdidas de Energía-ecuación de Darcy

162

Las pérdidas de energía debido a la fricción en conductos se pueden determinar mediante la ecuación de Darcy (hL):

2

. .2L

L Vh f

D g= [ ]m

Ecuación (5) Dónde.

• hL=Perdidas de energía debido a la fricción • L = Longitud de la corriente del flujo. • D= Diámetro interno del conducto. • V = Velocidad promedio del fluido • f =Factor de fricción

Para determinar el factor de fricción f existen 2

métodos los cuales son:

• Utilizando el diagrama de Moody (Conocer número de Reynolds y rugosidad relativa del material del conducto).

• Mediante la ecuación de P.K. Swamme y A.K. Jain.

En el método que se utiliza el diagrama de Moody se determina el número de Reynolds ( NR ) (número adimensional) para determinar el tipo de flujo: Si NR < 2000, el flujo es laminar Si 2000< NR > 4000, el flujo esta en transición Si NR > 4000, el flujo es turbulento

R

VD VDN

ρµ υ

= = [Adim.]

Ecuación (5)

Dónde: V = Velocidad del fluido

D = Diámetro interno del conducto ρ = Densidad del fluido

µ = Viscosidad dinámica del fluido

υ = Viscosidad cinemática del fluido Con el valor del número de Reynolds y el de rugosidad relativa se ingresa al diagrama de Moody (Figura.1.) para encontrar el factor de fricción f y

poder determinar las pérdidas por fricción.

Figura 1. Diagrama de Moody.

Se debe localizar el número de Reynolds sobre la abscisa del diagrama, proyectarlo verticalmente hasta que alcance la curva de la rugosidad relativa correspondiente, para después proyectarse horizontalmente hacia la izquierda y determinar el valor de f .

Para el otro método este valor de f también se

puede resolver de forma analítica (flujo turbulento) mediante la siguiente ecuación que fue desarrollada por P.K. Swamme y A.K. Jain que es:

( )

2

0,9

0,25

1 5,74

3,7 R

f

LogD N

ε

= +

[Adim.]

Ecuación (6)

Donde ε = Rugosidad absoluta

Rugosidad relativa = εD

[Adim.]

Las Pérdidas de Energía en Accesorios Suceden cuando hay un cambio en la sección cruzada de la trayectoria del flujo, en la dirección del flujo o cuando la trayectoria del flujo se encuentra obstruida; las cuales se calculan mediante la siguiente ecuación:

2

2 2L

Vh k

g= [ ]m

163

Ecuación (7) Donde k es el coeficiente de resistencia y se determina de acuerdo a la pérdida.

4. DESARROLLO

Laboratorios BAXTER S.A. es una empresa farmacéutica que cuenta con sistema interno de bombeo que suministra agua por medio de una bomba a los diferentes equipos en la empresa tales como.

• Lavamanos y Cafetería • Filtros de arena. • Suavizadores. • Destiladores por medio de compresión del

Vapor. • Filtros de carbón. • Tanque para suministro de agua suavizada a

Autoclaves. • Tanque de condensado • 2 Torres de enfriamiento. • Abastecimiento de agua con aditivos para

calderas • Planta 3

En los siguientes diagramas se describe la utilización del agua de EMCALI que utiliza la empresa es sus diferentes procesos ya sean industriales y también como de consumo de agua potable. Figura 2. Diagrama de distribución de agua de EMCALI sala de maquinas y autoclaves

Figura 3. Diagrama de distribución de agua cruda de EMCALI edificio planta 3 4.1. Levantamiento e información acerca de la red de distribución de agua de EMCALI Para la elaboración de este proyecto fue indispensable hacer el levantamiento de planos en los cuales se consigna la red de distribución total del sistema el cual es muy importante y además es uno de los objetivos específicos del proyecto comenzando desde la bomba de EMCALI # 3 ubicada en Sala de maquinas registrada en el plano Nº 07-AU-01-55 numero designado por la empresa para tener su registro y orden especifico hasta los diferentes consumidores de la red, A continuación se hace su listado correspondiente a cada sección de la red ya que por el tamaño del dicho sistema de bombeo se opto por seccionar con sus debidas indicaciones los consumidores la distribución y acotación de medidas necesarias para hacer la evaluación de dicho sistema por medio de la teoría que representa la mecánica de fluidos.

TANQUE DE ACOPIO 180.000LTS

BOMBA EMCALI #3 (PRINCIPAL ON)

BOMBA EMCALI # 4 (RESERVA OFF)

5 3 FILTROS DE ARENA

8 7 6 1 5

11

SUAVIZADORES

5 4

FILTROS DE CARBON

2 1

DESAIREADORES

Válvula N.C .

E.T.O.

Tanques aditivos para caldera 4 bombas M-Roy

1

3

CALDERAS

1

6

4

5


TANQUE CONDESADO

DESTILADORES MECO

EDIFICIO PLANTA 3

1

2

EDIFICIO Q.A.R.A

CAFETERIA

DUCHAS DE EMERGENCI

A

LAVAMANOS

CHILLER CHILLER 200TR EDIFICIO PLANTA 3

164

Tabla 1. Asignación de planos Nº DE PLANO AUTO CAD

NOMBRE

07-AU-01-55

AGUA CRUDA PLANTA 3 FILTROS DE ARENA Y BOMBA PRINCIPAL

07-AU-01-56

AGUA CRUDA PLANTA 3 FILTROS DE ARENA Y BOMBA PRINCIPAL (COTAS)

07-AU-01-57

AGUA SUAVE EMCALI PLANTA 3 SUAVIZADORES Y FILTROS DE CARBON

07-AU-01-58

AGUA SUAVE EMCALI PLANTA 3 SUAVIZADORES Y FILTROS DE CARBON (COTAS)

07-AU-01-59

AGUA SUAVE EMCALI PLANTA 3 DESTILADORES MECO

07-AU-01-60

AGUA SUAVE EMCALI PLANTA 3 DESTILADORES MECO (COTAS)

07-AU-01-61

AGUA SUAVE EMCALI PLANTA 3 SISTEMA DE VAPOR

07-AU-01-62

AGUA SUAVE EMCALI PLANTA 3 SISTEMA DE VAPOR (COTAS)

07-AU-01-63

AGUA SUAVE EMCALI PLANTA 3 AUTOCLAVES, TORRES DE EMFRIAMIENTO

07-AU-01-64

AGUA SUAVE EMCALI PLANTA 3 AUTOCLAVES, TORRES DE EMFRIAMIENTO (COTAS)

4.2. Determinación del consumo actual del sistema de agua de EMCALI. La empresa de laboratorios Baxter S.A. cuenta con dos sistemas de distribución interna de agua uno de ellos es el agua que suministra las empresas publicas de Cali EMCALI que es objetivo de esta pasantia y el otro es un sistema de Pozo profundo que complementa las necesidades de la empresa para los diferentes procesos industriales; dichos sistemas

funcionan independientemente el uno del otro. Para el desarrollo de este objetivo se hizo un seguimiento y toma de datos en la planta, de los diferentes consumidores de agua de EMCALI durante 6 meses en los cuales se consigno en una hoja de calculo anexa a este informe que se desarrollo durante el tiempo de la pasantia y que servirá para la empresa durante el presente año y los próximos años ya que esta cuenta con cálculos de consumo mensual y un total anual de agua de EMCALI para luego ser comparados con consumos de agua de pozo profundo indispensables para hacer la evaluación económica mensual y anual acerca del los gastos de producción que genera la empresa por el consumo de agua de EMCALI, a continuación se hace una breve descripción de los datos que arroja esta hoja de calculo. La empresa BAXTER S.A. cuenta con unos contadores de agua ubicados en la entrada de la planta en tres posiciones diferentes repartidos en el perímetro de la empresa que fueron ubicados para llevar un registro de consumo por parte de las empresas publicas de Cali mediante estas mediciones y reportes que se brindan mensualmente por parte de la misma (EMCALI), se toma como un sistema de referencia para iniciar la evaluación del consumo de agua que la empresa requiere y consume mensualmente. Por otra parte además de estos medidores la empresa en el sistema de tratamiento de agua que posee la planta cuenta con horometros, y contadores de flujo en los equipos de destilación y suavizadores respectivamente brindando datos diarios de consumo los cuales fueron registrados para después hacer una totalidad mensual y hacer un reporte por mes de este servicio que requiere la empresa y desarrollar este objetivo con base en esta fuente confiable, en esta hoja de calculo se presentan totalidades mensuales de consumo de agua de EMCALI suavizada y destilada y se agrego también un lugar para la introducción de datos que corresponde al agua de pozo que serán anexados por personal de la empresa indicado para hacer el reporte anual y mensual, para que posteriormente sean comparados los consumos de agua de EMCALI y agua de Pozo profundo. También se desarrollo factores de consumo como el número de Litros consumidos vs. Litros Producidos, un promedio de volumen diario en metros cúbicos;

165

obteniendo así datos muy importantes para la empresa y su evaluación económica. 4.3 Evaluación mecánica de la bomba principal de EMCALI # 3 La empresa cuenta con un sistema de bombeo interno que consta de una bomba principal denominada por la empresa BOMBA DE EMCALI # 3 la cual será evaluada para observar cual es su desempeño actual tanto en eficiencia y capacidad de suministro a los diferentes consumidores. La red de agua de EMCALI en la planta es extensa y para realizar el análisis se eligió un circuito principal de distribución el cual es vital en la producción de la empresa, además dicho circuito depende fundamentalmente de la eficiencia y capacidad de suministro de la bomba principal de EMCALI # 3 ya que los equipos que están presentes en este son alimentados por dicha bomba y el fluido de trabajo es el agua que EMCALI suministra a la empresa. Mediante la evaluación aplicando la mecánica de fluidos y realizando balances energéticos en la red de distribución teniendo en cuenta los datos suministrados por los planos que se levantaron durante la realización de este proyecto que consta de longitudes diámetros de tubería y accesorios se llego a calcular la cabeza dinámica actual de la bomba de EMCALI # 3 y además el caudal requerido por los consumidores en la empresa que se referencia a continuación: Cabeza Dinámica actual

(m) Caudal (m3/h)

68 64

Con htotal de 68m y el caudal de 64m3 /h del sistema se recurre a la curva característica brindada por el fabricante figura 4 de la bomba que esta en servicio en la empresa para observar el estado actual requerido para un optimo funcionamiento.

Figura 4. Curva característica bomba centrifuga

Fuente: Curvas características de bombas centrifugas [en línea]. Santa Fe de Bogota: IHM, 2006. [Consultado 12 de mayo de 2006]. Disponible por Internet: www.ihm.com.co

4.4 Calculo del NPSHinstalación

Como la bomba esta instalada en un nivel superior al del líquido Figura 5. y el fluido de trabajo es agua a una temperatura 18ºC y el tanque de acopio esta a presión atmosférica tenemos la NPSHinstalación=9.3m según cálculos realizados en el informe final.

166

Figura 5.Diagrama bomba de EMCALI instalada actualmente

Según la curva característica de la bomba que actualmente esta en operación figura 4 para una cabeza dinámica de 68m y 64m3/h el diámetro del impulsor debe ser de 290 mm. Auque la intercepción entre estos dos valores esta un poco mas bajo se toma por encima para dejar un factor de seguridad mas alto ya que si se toma el que esta por debajo presentaría una deficiencia alta para el caudal requerido por el sistema. Para observar el NPSH requerido seguimos la figura de la curva característica brindada por el fabricante la línea punteada color verde figura 4 y como se puede observar el NPSH requerido es mucho menor que el NPSH de instalación entonces podemos decir que la bomba no tiene problemas de cavitación ya que la presión es suficientemente alta para evitar formaciones de burbujas las cuales imploren y destruyan el impeler que esta en funcionamiento.

5 CONCLUCIONES

Al término de esta pasantia se actualizo los planos de la red de distribución en la planta de BAXTER S.A. por medio de los cuales se adquirió la destreza en el desarrollo y presentación de planos por parte del estudiante y brindando una herramienta fundamental a la empresa para la utilización de estos ya que se actualizo en su totalidad para que por parte del

ingeniero encargado de la red pueda hacer una proyección si dado un caso se necesita un ensanchamiento de la red para aumentar la producción.

Se desarrollo una hoja de calculo que servirá para el futuro que proporcionara a los operarios encargados la fácil introducción de datos que ellos recogen por medio de los contadores de flujo para luego hacer comparativos de producción y saber los consumos reales mensuales de agua que brinda las empresas publicas de EMCALI y por consiguiente la producción de la empresa en sus productos que llevan como materia prima fundamental agua de EMCALI.

Los resultados obtenidos de la evaluación mecánica de la bomba de EMCALI # 3 durante la pasantia, el caudal de trabajo de 64m3/h, la perdida de cabeza dinámica de 68m y una eficiencia de trabajo del 70% se llego a la conclusión de que la bomba esta trabajando en condiciones optimas y que a partir de este estudio se llevaran acabo proyectos en los cuales se examine otras causas que puedan producir un menor desempeño que afecte el buen funcionamiento del equipo que se analizo en esta pasantia; este informe es de gran ayuda al ingeniero encargado de los sistema críticos de la empresa ya que por medio de este se conoce el estado actual de funcionamiento de la bomba y además tomara con los resultados obtenidos acciones para que estudiantes de la Universidad Autónoma de Occidente desarrollen proyectos de pasantia futuros que logren analizar otros factores de funcionamiento del sistema de bombeo.

REFERENCIAS

BAUMESTER, Aballony. Manual del ingeniero Mecánico. 2 ed. México: Mc Graw Hill, 1990. 577 p. IRVING, Shames. Mecánica de Fluidos. 3 ed. México: Mc Graw Hill, 1995. 236 p. Fuente: MOTT, Robert. Mecánica de Fluidos Aplicada. 4 ed. Mexico: Prentice Hall, 1996. 550 p. POTTER, Marle. Mecánica de Fluidos. 2 ed. México: Prentice Hall, 1997. 144 p.

167

STREETER, Victor. / WYLIE, Benjamin / BEDFORD, Keith. Mecánica de Fluidos. 9 ed. Santafe de Bogota: Mc Graw Hill, 2000. 220 p.

Curvas características de bombas centrifugas [en línea]. Santa Fe de Bogota: IHM, 2006. [Consultado 12 de mayo de 2006]. Disponible por Internet: www.ihm.com.co

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