Curso de Bombas Problemas

Curso de Seleccin y Operacin de Bombas para la Industria del

Petrleo

Presentado por: Ing. Fernando Dvila

[email protected]

Agosto del 2005

Multietapa vertical

Multietapa vertical 50 Hz.

Multietapa vertical 1200 rpm.

Horizontal 3600 rpm.

Problemas y EjemplosProblemas y Ejemplos

NPSHNPSH

Problema de NPSHProblema de NPSH

Agua (212F)

14 ft.

NPSHA=?

3 ft.

hf = 5 ft.

Problema de NPSHProblema de NPSHNPSHA=Pa + Lh (Vp + hf)

NPSHA = 0 + 14 -5 = 9 ft.

Agua (212F)

14 ft.

3 ft.

hf = 5 ft.

Problema de NPSHProblema de NPSHNPSHA=Pa + Lh (Vp + hf)

NPSHA = 0 + 14 -5 - 3 = 6 ft.

Agua (212F)

14 ft.

3 ft.

hf = 5 ft.


Propano(0.58 sp. gr.)

14 ft.

3 ft.

hf = 5 ft.

p = 200 psia


Propano(0.58 sp. gr.)

14 ft.

3 ft.

hf = 5 ft.

p = 200 psia

NPSHA=Pa + Lh (Vp + hf)

NPSHA = 14 -5 - 3 = 6 ft.


(0.65 sp. gr. vp =40 psia)

14 ft.

3 ft.

hf = 2 ft.

p = 30 psig


(0.65 sp. gr. vp =40 psia)

14 ft.

3 ft.

hf = 2 ft.

p = 30 psig

NPSHA=p + Lh (Vp + hf)

NPSHA =(30+14.7-40)*2.31/0.65 +(14 -3 2) =16.8 + 9 = 25.8 ft.


Gasoline

(0.74 sp. gr. vp = 7.3 psia)

28 ft.

3 ft.

hf = 29 ft.

pa

18 ft


Gasoline

(0.74 sp. gr. vp = 7.3 psia)

28 ft.

3 ft.

hf = 29 ft.

pa

18 ft

NPSHA=p + Lh (Vp + hf)

NPSHA =(14.7-7.3)*2.31/0.74 +(28 -3 29) =23.1 - 4 = 19.1 ft. con tanque lleno

= 9.1ft. con nivel bajo

10 %10 %

solucisolucinn cidocido

FosfFosfricorico

96 C96 C

1.05 GS1.05 GS

PresiPresinn de Vapor 10.9 PSIAde Vapor 10.9 PSIA

TenemosTenemos unauna bombabomba: 3 x 1: 3 x 1--1/2 x 81/2 x 8

150 150 gpmgpm @ 225 pies @ 225 pies

3550 RPM 10 pies NPSHR3550 RPM 10 pies NPSHR

EncontrarEncontrar el valor de NPSH en A,B y Cel valor de NPSH en A,B y C

Pt APt A Pt B Pt B

Pt CPt C

eses en el en el ojoojo

del del impulsorimpulsor

HfHf = 4pies= 4piesss

10 pies10 pies00


10 %10 %


FosfFosfricorico

96 C96 C

1.05 GS1.05 GS



150 150 gpmgpm @ 225 pies @ 225 pies


[(14.7 [(14.7 10.9)*2.31/1.05] +10 10.9)*2.31/1.05] +10 --4 = 14.4 ft. NPSHA4 = 14.4 ft. NPSHA

Pt APt A Pt B Pt B

Pt CPt C




10 pies10 pies00


10 %10 %


FosfFosfricorico

96 C96 C

1.05 GS1.05 GS



150 150 gpmgpm @ 225 pies @ 225 pies


[(14.7 [(14.7 10.9)*2.31/1.05] +10 10.9)*2.31/1.05] +10 --4 = 14.4 ft. NPSHA4 = 14.4 ft. NPSHA

Pt APt A Pt B Pt B

Pt CPt C




10 pies10 pies00


Pt.A:

10x1.05/2.31 = 4.5 psig

+14.7psia

= 19.2 psia

Pt.B:

(10 4)x1.05/2.31 = 2.7 psig

+14.7 psia

= 17.4 psia

Pt. C:

(10-4-10)x 1.05/2.31 = - 1.8 psig

+ 14.7 psia

= 12.9 psia

10 %10 %


FosfFosfricorico

96 96 CC

1.05 GS1.05 GS


TenemosTenemos la la mismamisma bombabomba: 3 x 1: 3 x 1--1/2 x 81/2 x 8

150 150 gpmgpm @ 225 pies @ 225 pies


PeroPero ahoraahora la la alturaaltura del del liquidoliquido eses 5 pies5 pies

RealizarRealizar y y compararcomparar loslos cclculoslculos

Pt APt A Pt B Pt B

Pt CPt C



HfHf = 4 pies= 4 piesss

5 pies



NPSHANPSHA

HfHf = 3 pies= 3 piess

PresiPresinn de Vapor 48.9 C de Vapor 48.9 C aguaagua = 1.692 PSIA= 1.692 PSIA

GravedadGravedad EspecEspecficafica 48.9 C 48.9 C aguaagua = 0.99= 0.99

0

0

9 pies

Agua 48.9 C0

9 pies9 pies

PROBLEMA SOBRE NPSHAPROBLEMA SOBRE NPSHA


Hf = 3 piesHf = 3 piesss

PresiPresin de Vapor 48.9 C agua = 1.692 PSIAn de Vapor 48.9 C agua = 1.692 PSIA

Gravedad EspecGravedad Especfica 48.9 C agua = 0.99fica 48.9 C agua = 0.99

0

0

9 pies

Agua 48.9 C0

NPSHA =NPSHA =(14.7 (14.7 -- 1.692) 2.311.692) 2.31

.99.99+ 9 + 9 -- 33

NPSHA = 30.4 + 6 = 36.4 piesNPSHA = 30.4 + 6 = 36.4 pies


PresiPresinn de Vapor 26.7 de Vapor 26.7 C C aguaagua =.5069 PSIA=.5069 PSIA

GravedadGravedad EspecEspecficafica 26.7 26.7 C C aguaagua = 0.998= 0.998

Agua 26.7 C0

8 pies




PresiPresin de Vapor 26.7 C agua =.5069 PSIAn de Vapor 26.7 C agua =.5069 PSIA


0

0

Agua 26.7 C0

8 piesNPSHA =NPSHA =

(14.7 (14.7 -- .5069) 2.31.5069) 2.31

.998.998-- ( 8 + 2 )( 8 + 2 )

NPSHA = 32.85 NPSHA = 32.85 -- 10 = 22.85 pies10 = 22.85 pies

PresiPresinn de Vapor 48.9 de Vapor 48.9 C C aguaagua = 1.692 PSIA= 1.692 PSIA

GravedadGravedad EspecEspecficafica 48.948.9 C C aguaagua = 0.99= 0.99

26.526.5

Hg absHg abs

AGUAAGUA

48.9 C48.9 C00

6 pies6 pies

HfHf = 1 pie= 1 piess


30 30 -- 26.5 = 3.45 Hg abs26.5 = 3.45 Hg abs

3.453.45

3030

XX

14.714.7X = 1.69 PSIAX = 1.69 PSIA==

PresiPresin de Vapor 48.9 C agua = 1.692 PSIAn de Vapor 48.9 C agua = 1.692 PSIA


0

0

26.526.5

Hg absHg abs

AGUAAGUA

48.9 C48.9 C00

6 pies

Hf = 1 pieHf = 1 piess

(1.69 (1.69 -- 1.69)1.69)

.99.992.31 + 6 2.31 + 6 -- 1 = 5 pies1 = 5 pies



bhpbhp

1.1. CalculeCalcule la la potenciapotencia al al frenofreno parapara unauna

bombabomba de de

500 GPM @ 120 Pies 500 GPM @ 120 Pies CargaCarga 76 % 76 %

EficienciaEficiencia 1.0 G.S.1.0 G.S.

2.2. CalculeCalcule la la potenciapotencia de de unauna bombabomba dede



CClculoslculos de BHPde BHP

1.1. CalculeCalcule la la potenciapotencia al al frenofreno parapara unauna

bombabomba de de



BHP = GPM x BHP = GPM x TDHxTDHx sp. gr./(3,960 x sp. gr./(3,960 x effeff.) .)

= 500 x 120/(3,960x0.76)= 500 x 120/(3,960x0.76)

= 19.94 = 19.94 ~ 20 BHP~ 20 BHP


2.2. CalculeCalcule la la potenciapotencia de de unauna bombabomba dede



BHP = 69.37 BHP = 69.37 ~ 70 BHP~ 70 BHP



CORRECCICORRECCIN DE N DE VISCOSIDADVISCOSIDAD

Problema:

Seleccionar una bomba que suministre 750 gpm a 100 pies de altura de un

lquido con 1,000 SSU de viscosidad y una gravedad especfica de 0.9 a

temperatura de bombeo.

Sugerencia:

Utilice el grfico para correccin de lquidos viscosos para capacidades

mayores a 100 gpm.

Encuentre los factores de correccin para tener el equivalente si

utilizara agua.

Entregue el resultado o comprelo con sus compaeros de grupo.

CORRECCICORRECCIN DE VISCOSIDADN DE VISCOSIDAD

Problema:

Seleccione una bomba para poder bombear adecuadamente 500 gpm de un

liquido de 3,000 SSU contra una altura de 150 pies, con una gravedad

especfica de 0.9 a la temperatura de bombeo.

Sugerencia:

1. Utilice el grfico para correccin de lquidos viscosos para capacidades

mayores a 100 gpm.

2. Encuentre los factores de correccin para tener el equivalente si utilizara

agua.

3. Entregue el resultado o comprelo con sus compaeros de grupo.


Problema:

Seleccione una bomba para un caudal de 45 gpm de un fluido de 1,000 SSU,

con una altura total de 100 pies. El fluido tiene una gravedad especfica de

0.9 a la temperatura de bombeo.

Sugerencia:

1. Utilice el grfico para correccin de lquidos viscosos para capacidades

hasta 100 gpm.

2. Encuentre los factores de correccin para tener el equivalente si utilizara

agua.

3. Entregue el resultado o comprelo con sus compaeros de grupo.



TDHTDH

HfHf = 35 pies= 35 piesdd


10 pies

105 pies

AGUAAGUA

G.S. 1.0G.S. 1.0

PROBLEMA DE CARGA TOTALPROBLEMA DE CARGA TOTAL

CClculos de TDHlculos de TDH

Hf = 35 piesHf = 35 piesdd


10 pies

105 pies

AGUAAGUA

G.S. 1.0G.S. 1.0


105 pies105 pies

-- 10 pies 10 pies

95 pies carga est95 pies carga estticatica

+ 2 pies+ 2 pies

+ 35 pies + 35 pies

132 pies carga total132 pies carga total


92 pies

11 pies



1.0 G.S.1.0 G.S.

Esta vez se tiene succin negativa


92 pies

11 pies




92 pies92 pies

+ 11 pies + 11 pies


+ 3 pies+ 3 pies

+ 28 pies + 28 pies

134 pies carga total134 pies carga total

1.0 G.S.1.0 G.S.


G.S. = .83G.S. = .83

12 pies

58 pies



50 PSIG50 PSIG

Ahora bombeamos contra un Ahora bombeamos contra un

recipiente presurizadorecipiente presurizado


50 PSIG50 PSIG

G.S. = .83G.S. = .83

12 pies

58 pies




50 x 2.3150 x 2.31

.83.83= 139 pies= 139 pies

50 PSIG50 PSIG

G.S. = .83G.S. = .83

12 pies

58 pies




50 x 2.3150 x 2.31

.83.83= 139 pies= 139 pies

58 pies58 pies

-- 12 pies 12 pies


+ 139 pies + 139 pies

185 pies total carga est.185 pies total carga est.

+ 6 pies+ 6 pies

+ 66 pies + 66 pies

257 pies Carga Total 257 pies Carga Total


85 PSIG

G.S. = .88G.S. = .88

12 pies

100 pies



55 PSIA


85 PSIG

G.S. = .88G.S. = .88

12 pies

100 pies




55 PSIA

85 PSIG85 PSIG

+ 14.7 + 14.7

99.7 PSIA99.7 PSIA

85 PSIG

G.S. = .88G.S. = .88

12 pies

100 pies




55 PSIA

85 PSIG85 PSIG

+ 14.7 + 14.7

99.7 PSIA99.7 PSIA

99.7 PSIA99.7 PSIA

-- 55 PSIA 55 PSIA

44.7 PSIA44.7 PSIA

44.7 x 2.3144.7 x 2.31

.88.88=117.3 pies=117.3 pies

100 100 -- 12 = 88 pies12 = 88 pies

6 + 60 = 66 pies6 + 60 = 66 pies

271.3 pies271.3 pies


28 HgVaco

8 pies8 pies

118 pies118 pies

1.02 G.S.1.02 G.S.



Ahora con vacAhora con vacoo



28 HgVaco

8 pies8 pies

118 pies118 pies

1.02 G.S1.02 G.S..



3030Hg Hg -- 2828HG = 2HG = 2 HgHg

2 2 x x

30 14.730 14.7= .98 PSIA= .98 PSIA


28 HgVaco

8 pies8 pies

118 pies118 pies

1.02 G.S.1.02 G.S.



3030Hg Hg -- 2828HG = 2HG = 2 HgHg

2 2 x x

30 14.730 14.7= .98 PSIA= .98 PSIA

(14.7 (14.7 -- .98) x 2.31.98) x 2.31

1.021.02

4 + 40 = 44 pies4 + 40 = 44 pies


Carga TotalCarga Total

= 31.1 pies= 31.1 pies

118 118 -- 8 = 110 pies8 = 110 pies


27 Hg

13 pies13 pies

28 pies28 pies

1.08 G.S.1.08 G.S.



35 PSIACombinamosCombinamos vacvacoo y y presipresinn



27 Hg

13 pies13 pies

28 pies28 pies

1.08 G.S1.08 G.S..



35 PSIA

3030Hg Hg -- 2727HG = 3HG = 3 HgHg

3 3 x x

30 14.730 14.7X = 1.47 PSIA= 1.47 PSIA


27 Hg

13 pies13 pies

28 pies28 pies

1.08 G.S.1.08 G.S.



35 PSIA

3030Hg Hg -- 2727HG = 3HG = 3 HgHg

3 3 x x

30 14.730 14.7X = 1.47 PSIA= 1.47 PSIA

35 PSIA35 PSIA-- 1.47 PSIA1.47 PSIA

33.53 PSIA33.53 PSIA

33.53 x 2.3133.53 x 2.31

1.081.08= 71.7 pies= 71.7 pies

28 ft 28 ft -- 13 ft = 15 pies13 ft = 15 pies

5 + 37 = 42 pies5 + 37 = 42 pies




G.S. 1.0G.S. 1.0

60 PSIG60 PSIG

7 PSIG7 PSIG

CAPACIDADCAPACIDAD

180 GPM180 GPM

tubertuberaa 44

tubertuberaa 22

Toda la Toda la tubertuberaa eses de de aceroacero ccduladula 4040


G.S. 1.0G.S. 1.0


60 PSIG60 PSIG

7 PSIG7 PSIG

CAPACIDADCAPACIDAD

180 GPM180 GPM

tubertubera 4a 4

tubertubera 2a 2

Toda la tuberToda la tubera es de acero ca es de acero cdula 40dula 40

60 PSIG60 PSIG

-- 7 PSIG7 PSIG

53 PSIG53 PSIG

53 x 2.3153 x 2.31

1.01.0=122.4 pies=122.4 pies

4.28 pies 4.28 pies

VV22

2g2g22 4.6 pies4.6 pies

VV22

2g2g44 .32 pies.32 pies

4.6 pies4.6 pies

-- .32 pies.32 pies

4.28 pies4.28 pies

126 .68 pies 126 .68 pies


Problema de RPMProblema de RPM

CAPACIDAD GPM

C

A

R

G

A

T

O

T

A

L

P

I

E

S

C

A

R

G

A

T

O

T

A

L

P

I

E

S

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 70000

10

30

40

50

60

70

80

90

100

20

@ 3000 GPM Carga = 41.5 Pies@ 3000 GPM Carga = 41.5 Pies

? = RPM? = RPM

Curva 1150 RPMCurva 1150 RPM

CARGA ESTATICACARGA ESTATICA

CambioCambio de de VelocidadVelocidad

Curva ? RPMCurva ? RPM

40004000

30003000(( )) x 41.5 = 74 piesx 41.5 = 74 pies

CCmo podemos determinar esta velocidad?mo podemos determinar esta velocidad?

Primero asumimos que el punto 3000 GPM 41.5 pies se moverPrimero asumimos que el punto 3000 GPM 41.5 pies se mover

a una carga y capacidad ma una carga y capacidad ms altas.s altas.

Podemos elegir algPodemos elegir algn porcentaje de flujo mn porcentaje de flujo ms alto que s alto que

3000 GPM, como: 3750, 4000, o 4250. Usaremos 4000 GPM.3000 GPM, como: 3750, 4000, o 4250. Usaremos 4000 GPM.

Ahora aplicamos las leyes de afinidad para determinar la Ahora aplicamos las leyes de afinidad para determinar la

nueva carga a 4000 GPM.nueva carga a 4000 GPM.

CAPACIDAD GPM

C

A

R

G

A

T

O

T

A

L

P

I

E

S

C

A

R

G

A

T

O

T

A

L

P

I

E

S

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 70000

10

30

40

50

60

70

80

90

100

20


4000 GPM @ 74 PIES4000 GPM @ 74 PIES


CAPACIDAD GPM

C

A

R

G

A

T

O

T

A

L

P

I

E

S

C

A

R

G

A

T

O

T

A

L

P

I

E

S

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 70000

10

30

40

50

60

70

80

90

100

20


3800 GPM @ 67 PIES3800 GPM @ 67 PIES4000 GPM @ 74 PIES4000 GPM @ 74 PIES


Es este punto , 3800 GPM @ 67 pies, que pasarEs este punto , 3800 GPM @ 67 pies, que pasar

bajo los 3000 GPM @ 41.5 pies condicibajo los 3000 GPM @ 41.5 pies condicin de bajon de bajo

flujo (donde se cortan las curvas) cuando la flujo (donde se cortan las curvas) cuando la

velocidad de la bomba es reducidavelocidad de la bomba es reducida

Ahora podemos aplicar las leyes de afinidad para Ahora podemos aplicar las leyes de afinidad para

determinar la reduccideterminar la reduccin de la velocidadn de la velocidad

30003000

38003800x 1150 = 908 RPMx 1150 = 908 RPM

Como doble chequeo:Como doble chequeo:

41.541.5

6767 x 1150 = 905 RPMx 1150 = 905 RPM

Este proceso nunca darEste proceso nunca dar como resultado precisamente como resultado precisamente

la misma velocidad porque es una aproximacila misma velocidad porque es una aproximacin. n.

Sin embargo, la velocidad calculada usada en el flujo y Sin embargo, la velocidad calculada usada en el flujo y

carga debercarga deber estar muy cercana a (3 RPM en este caso) oestar muy cercana a (3 RPM en este caso) o

de lo contrario existirde lo contrario existira un error en la determinacia un error en la determinacin.n.

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