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• Juan Navarrete

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4. MEMORIA DE CÁLCULO 4.1. Fórmulas empleadas 4.1.1. Fórmula de Weymouth, para determinar la caída de presión

Q  WZE

Donde:

P12  P22 Le

Q = Caudal de gas en m3/día. W = Constante de Weywouth, depende del diámetro (tabla 1) Z = Factor de compresibilidad, depende de la presión (tabla 2) E = Coeficiente de eficiencia, depende del caudal y diámetro (tabla 3) P1 = Presión inicial absoluta (kg. /cm2). P2 = Presión final absoluta (kg. /cm2). Le = Longitud equivalente del ramal en km.

4.1.2. Velocidad de circulación máxima V 

365.36  Q (m / s )..............(1) di 2 ( P1  1.033)

Donde: Q = caudal del gas en m3/h Di = diámetro interno en mm P1= presión relativa al inicio del tramo en kg/ cm2 4.1.3

Caída de presión permitida

La caída de presión del recorrido se puede considerar de 10 al 15% de la presión inicial de la red interna. 4.2. Ejemplo de cálculo Para el presente ejemplo se ha empleado la metodología de la perdida de carga, considerando la caída de presión de cada tramo proporcional a la longitud del tramo. Las longitudes de los tramos se han tomado del isométrico de las tuberías que se muestran a continuación.

P1 = 25bar = 25.40 kg. /cm2

Datos de entrada:

Q  27000

m 3 24h   648000 m 3 / d n 1d

5.1 Recorrido critico : A-B-C PABC  PAB  PBC  (0.1) L PAB  AB  2.5 LT

PA  2.5bar

LT  L AB  LBC  206.5m PAB 

138  8.5  1.67bar 206.5

Tramo AB a). Determinamos el mínimo diámetro del tramo AB. Asumimos: Vmax = 30m/s. 30 

365.35  27000 d 2 ( 25.49  1.033)

d  111 .43mm

De tablas (tabla 4) seleccionamos un tipo de diámetro comercial para una tubería de acero SCH 40 Q  5 di  128.2mm

b). Longitud equivalente, de tablas 5 y 6, obtenemos las longitudes equivalentes de los codos y válvulas. L1e  (30  d )  3  333d  423d L1e  423  128.2  54.22mm L1e  138  54.22m  192.22m

c). Caída de presión empleando la formula de Weymouth. W 

Q P12  P22 ZE Le

........(1)

Para: d = 5 , W = 58526.4

P  25bar , Z 1  1.03

E=1.06 de entrada

  P12  P22  Q  WZE    Le

  

1/ 2

2

 Q      Le   WZE  2

648000    192.22        19.76  58526.4  1.03  1.06   1000 

Luego determinamos P2: P2 

P12   

(26.52.55) 2  19.76  19.76kg / cm 2

Pm 2  26.147kg / cm 2 PAB  26.52  26.147  0.0.376kg / cm 2

Luego la máxima velocidad será igual a: Vmax 

365.35  27000  22.95m / s 128.2 2   26.147 

La velocidad es muy alta se aproxima a 25 m/s, se recomienda para evitar ruido y vibraciones velocidades menores a 20 m/s, lo ideal es que varíen entre 10 y 15 m/s. Por tanto aumentamos el diámetro a Di = 6”, Di = 154.08 mm, para disminuir la velocidad. Luego determinamos la perdida de carga y con este diámetro llenamos la planilla de cálculo que se muestra a continuación. Tramo BC

LBC  68.5m Q  13500m 3 / h  324000m 3 / dia PB  P1  25.10kg / cm 2 (a ),

Pm1  26.133kg / cm 2

a). Diámetro mínimo

Di  3.49

13500  79.32mm 26.133

Elegir:   4, Di _  102.26mm b) Longitud equivalente Le  30d  3  333  d  423d Le  43.25m Le  68.5  43.25  111 .75m

c) Pérdidas del tramo (Weymouth) 2

 Q    Le ......(1)  WZE 

 

De tablas: W = 19054.6 Z = 1.03 E = 1.11 Luego en (1) 2

324000 111 .75      0.245   1000  190546  1.03  1.11 

Luego determinamos: P2 P2 

P12   

 26.133 2  0.24  26.12

 P2  a  26.12kg / cm 2  Pm  2  25.09kg / cm 2 2 Luego; PBC  0.013kg / cm

d). Verificamos la velocidad del tramo V 

365.35  13500

24.67  102.26

2

 19.11m / s

e). . Caída total de presión del recorrido ABC

PAC  PAB  PBC  0376  0.013  0.389kg / cm 2

Tramo BD a). Diámetro mínimo

Po  P1  25.10kg / cm 2 , D  3.43

PAB  26.133kg / cm 2

13500  79.32mm 26.133

Elegimos D  102.26mm,

  4"

b). Longitud equivalente (Le) L' e  2 x30d  333d  393d L' e  393x102mm  40.086m Le  Lr  Le  45  40.086m  85.086m

c). Caída de presión del tramo 324000 85.086  ( )2 ( )  0.186 190546 x1.03x1.11 1000

P2 a 

P12   

( 26.133) 2  0.186  26.12 kg / cm 2

P  0.0035kg / cm 2 P2  25.087kg / cm 2

d). . Velocidad del tramo

V 

365.35 x13500  18 m / s < 20 m/s (ok) 26.12 x(102.26) 2

Luego completamos la planilla mostrada a continuación con estos datos.

PLANILLA DE CÁLCULO

Tramo AB BC BD

Caudal 3 (m /h) 27000.000 13500.000 13500.000

Longitud (m) Real Equivalente 138.200 203.376 68.500 111.756 45 85.188

Presiones (kg/cm2)

p1

p2

25.49 25.10 25.10

25.10 25.09 25.09

RELACIÓN DE ACCESORIOS POR TRAMO Tramo

Numero de codos

Numero de válvulas

AB BC BD

3 3 2

1 1 1

P

0.397 0.005 0.004

Di

Dn

V

Material

mm

Pulg

m/s

111.3 79.3 102.260

6" 4" 4"

15.903 18.055 18.054

Tipo de Tuberías AC SCH 40 AC SCH 40 AC SCH 40

ISOMÉTRICO DE TUBERÍAS