1. OBJETO PRINCIPIOS DE CÁLCULO CONDICIONES DE DISEÑO RESULTADOS... 8
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- Clara Lucero Saavedra
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1 ÍNDICE 1. OBJETO PRINCIPIOS DE CÁLCULO CONDICIONES DE DISEÑO RESULTADOS... 8 Página 1 de 8
2 1. OBJETO Esta memoria justificativa da respuesta a los diámetros utilizados en las tuberías que se encuentran en la planta de cogeneración para el transporte de los diferentes fluidos. Estos diámetros serán escogidos a partir del material de la conducción, el caudal que circula por el interior procedente de las bombas, motor y caldera, la longitud que posee la canalización, los elementos que forman la conducción tales como codos, tes, válvulas, etc, la presión y las condiciones exigidas en los puntos singulares de la línea. Por otro lado, se pretende dimensionar de forma resistente la sección de la tubería. Para ello partiremos de las condiciones de operación y diseño de las tuberías, en particular, de la temperatura y presión. Página 2 de 8
3 2. PRINCIPIOS DE CÁLCULO Para el cálculo de las dimensiones de las líneas que se contemplan en este documento, se realizará de la siguiente forma: No se permitirá que el fluido circule a una velocidad superior a 4 m/s en el caso de líquidos, y de 20 m/s en el caso de gases. Se aplica un factor de seguridad en el espesor de la tubería de 6,5 No se permitirá, salvo en casos excepcionales, una pérdida de carga superior a 0,06 m.c.a./m Cálculo de la velocidad La velocidad del fluido se calculará a partir de la siguiente expresión: Q v = 4 π D 2 Siendo: Q, caudal que circula por la tubería [m 3 /s] D, diámetro interior de la tubería en [m] En el caso de gases, la velocidad viene dada por la siguiente expresión: 354 Q v = 2 P D Página 3 de 8
4 Donde: Q, es el caudal [Nm 3 /h] P, es la presión absoluta de la línea [bar] D, es el diámetro interior de la tubería [mm] Cálculo de la pérdida de carga Las pérdidas de carga en las líneas se estimán según la fórmula de Darcy Weisbach, teniendo la siguiente forma: h f = f 2 L v D 2 g Donde: f, factor de fricción de Darcy Weisbach. L, Longitud de la tubería, se incluirá la longitud equivalente de los accesorios de la línea [m] g, aceleración de la gravedad [m/s 2 ] v, velocidad del fluido [m/s] D, Diámetro interior de la tubería [m] El factor f que aparece en la fórmula, depende del régimen en el que el fluido circule por la tubería, es decir, si circula en régimen laminar o turbulento. Para régimen laminar: Página 4 de 8
5 f = 64 Re Para régimen turbulento: 1 2,51 = 2 log ε + f 3,71 D Re f Siendo: Re, número de Reynolds ε, rugosidad de la tubería [mm] D, diámetro interior [mm] Para el vapor de agua se ha aplicado la fórmula de Unwin: J 8,931 = ( 1+ 0,0941/ D) 10 7 ρ D 5 M 2 Siendo: J, pérdida de carga [m.c.a.] D, Diámetro de la tubería [m] M, gasto másico de vapor en tubería [Kg/s] ρ, densidad del vapor [Kg/m 3 ] Para los cálculos de las tuberías de gases se ha aplicado la ecuación de Renouard, para presiones superiores a 0,5 m.c.a. Página 5 de 8
6 P P1 = ρ L Q r 1,82 d 4,82 Donde: P 0, Presión de diseño de la tubería [Pa] P 1, Presión final en la línea [Pa] ρ r, densidad relativa del gas respecto del aire. L, longitud de la tubería [m] Q, caudal que circula por la tubería [Nm 3 /s] (Condiciones normales 1 bar y 15ºC) Cálculo del espesor de pared de tubería El espesor de pared de tubería lo vamos a obtener a partir de la fórmula de la presión de rutura, que según Barlow, para una tubería de acero: P r t S = 2 D Donde: t, espesor de la tubería [mm] D, diámetro exterior [mm] S, esfuerzo de fluencia de kg/cm 2 para el tubo Se contemplarán en el espesor final escogido, el factor de seguridad de 6,5 y una tolerancia de fabricación de 12,5%. Página 6 de 8
7 3. CONDICIONES DE DISEÑO Para el diseño de las líneas se atiende al caudal necesario al final de la línea. Los drenajes y derrames no se calcularán por no poseer ninguna condición impuesta de suministro. En la siguiente lista se describen las líneas que aparecen en la planta junto con sus caudales máximos. Página 7 de 8
8 4. RESULTADOS En la siguiente tabla se recogen todos los resultados obtenidos tales como, velocidades máximas, pérdidas de cargas por unidad de longitud de tubería y espesor mínimo requerido. Página 8 de 8
9 DOCUMENTO: CALCULOS JUSTIFICATIVOS PROYECTO: LOCALIZACIÓN: FECHA: REVISIÓN: 0 Nº LINEA CAUDAL DENS. VISC. Diam. Nom. Sch Rugo. VEL. Dia. Interior Dia. Exterior Perdida Carga Pr. Diseño Espesor min. Kg/h kg/m 3 cst ó mm 2 /s " mm m/s (mm) (mm) Total (m) (Kg/cm 2 )(a) (mm) 0051_40-AM-SC /2 40 0,0457 0, ,1 48,3 0,0543 0,5 0, _40-AM-SC /2 40 0,0457 0, ,1 48,3 1,5755 4,5 0, _40-AM-SC /2 40 0,0457 0, ,1 48,3 1,6299 4,5 0, _80-WHT-SC ,8 0, ,0457 2, ,5 88,9 0,7458 3,75 0, _80-WHT-SC ,8 0, ,0457 2, ,5 88,9 1,0979 3,75 0, _80-WHT-SC ,8 0, ,0457 2, ,5 88,9 0,0757 3,75 0, _80-WHT-SC ,8 0, ,0457 2, ,5 88,9 0,7950 3,75 0, _80-WHT-SC ,8 0, ,0457 2, ,5 88,9 1,1282 3,75 0, _80-WHT-SC ,8 0, ,0457 2, ,5 88,9 1,8778 3,75 0, _80-WHT-SC ,8 0, ,0457 2, ,5 88,9 1,1357 3,75 0, _80-WHT-SC ,8 0, ,0457 2, ,5 88,9 0,0757 3,75 0, _80-WHT-SC ,8 0, ,0457 2, ,5 88,9 0,7572 3,75 0, _50-WLT-SC ,3 0, ,0457 1, ,5 60,3 0,9191 3,7 0, _50-WLT-SC ,3 0, ,0457 1, ,5 60,3 0,0358 3,7 0, _50-WLT-SC ,3 0, ,0457 1, ,5 60,3 0,1734 3,7 0, _50-WLT-SC ,3 0, ,0457 1, ,5 60,3 0,1752 3,7 0, _50-WLT-SC ,3 0, ,0457 1, ,5 60,3 0,8905 3,7 0, _150-RWS-SC01-SA ,7 0, ,0457 0, ,1 165,1 0,0887 3,75 0, _150-RWS-SC01-SA ,7 0, ,0457 0, ,1 165,1 0,0545 3,75 0, _150-RWS-SC01-SA ,7 0, ,0457 0, ,1 165,1 0,0244 3,75 0, _100-RWS-SC01-SA 44806,5 995,7 0, ,0457 1, ,1 114,3 0,0769 3,75 0, _100-RWS-SC01-SA 44806,5 995,7 0, ,0457 1, ,1 114,3 0,1026 3,75 0, _100-RWS-SC01-SA 44806,5 995,7 0, ,0457 1, ,1 114,3 0,1709 3,75 0, _150-RWS-SC01-SA ,5 995,7 0, ,0457 2, ,1 165,1 0,0748 3,75 0, _150-RWS-SC01-SA ,5 995,7 0, ,0457 2, ,1 165,1 0,2064 3,75 0, _150-RWS-SC01-SA ,5 995,7 0, ,0457 2, ,1 165,1 0,3140 3,75 0, _80-CND-SC ,4 0, ,0457 0, ,5 88,9 0, , _20-CND-SC ,4 0,194 0, ,0457 0, ,3 26,9 0, , _80-CND-SC ,4 0, ,0457 0, ,5 88,9 0, , _80-CND-SC ,4 0, ,0457 0, ,1 48,3 0, , _100-CND-SC ,9 0, ,0457 0, ,1 114,3 0,0014 4,5 0, _80-CND-SC ,9 0, ,0457 0, ,5 88,9 0,0286 4,5 0, _50-CND-SC ,9 0, ,0457 0, ,5 60,3 0,0284 4,5 0, _50-CND-SC ,9 0, ,0457 0, ,5 60,3 0,0316 4,5 0, _50-CND-SC ,9 0, ,0457 0, ,5 60,3 0,0316 4,5 0, _50-CND-SC ,9 0, ,0457 0, ,5 60,3 0,0284 4,5 0, _50-CND-SC ,9 0, ,0457 0, ,5 60,3 0,0316 4,5 0, _50-CND-SC ,9 0, ,0457 0, ,5 60,3 0,0316 4,5 0, _25-CND-SC ,9 0, ,0457 0, ,5 33,7 0,0399 4,5 0, _25-CND-SC ,9 0, ,0457 0, ,5 33,7 0,0581 4,5 0, _25-CND-SC ,9 0, ,0457 0, ,5 33,7 0,0581 4,5 0, _25-CND-SC ,9 0, ,0457 0, ,5 33,7 0,0287 4,5 0, _25-CND-SC ,9 0, ,0457 0, ,5 33,7 0,0004 4,5 0, _25-CND-SC ,9 0, ,0457 0, ,5 33,7 0,0004 4,5 0, _25-CND-SC ,9 0, ,0457 0, ,5 33,7 0,0001 4,5 0, _25-CND-SC ,9 0, ,0457 0, ,5 33,7 0,0003 4,5 0, _25-CND-SC ,9 0, ,0457 0, ,5 33,7 0,0003 4,5 0, _25-CND-SC ,9 0, ,0457 0, ,5 33,7 0,0001 4,5 0, _100-CHW-SC ,6 1, ,0457 2, ,1 114,3 0,4364 4,5 0, _100-CHW-SC ,6 1, ,0457 2, ,1 114,3 0,5192 4,5 0, _80-CHW-SC ,6 1, ,0457 4, ,5 88,9 4,7119 4,5 0, _80-CHW-SC ,6 1, ,0457 4, ,5 88,9 4,7683 4,5 0, _50-HHW-SC ,3 977,7 0, ,0457 1, ,5 60,3 0,0707 3,5 0, _50-HHW-SC ,3 977,7 0, ,0457 1, ,5 60,3 0,1385 3,5 0, _50-HHW-SC ,9 994,1 0, ,0457 1, ,5 60,3 0,1703 3,5 0, _50-HHW-SC ,3 977,7 0, ,0457 1, ,5 60,3 0,7066 3,5 0, _50-HHW-SC ,75 977,7 0, ,0457 2, ,5 60,3 1,2769 5,5 0, _50-HHW-SC ,75 977,7 0, ,0457 2, ,5 60,3 1,2054 5,5 0, _50-HHW-SC ,73 977,7 0, ,0457 1, ,5 60,3 0,4634 5,5 0, _50-HHW-SC ,73 977,7 0, ,0457 1, ,5 60,3 0,4409 5,5 0, _50-LHW-SC ,1 0, ,0457 1, ,5 60,3 1,3592 2,5 0, _50-LHW-SC ,1 0, ,0457 1, ,5 60,3 1,3144 2,5 0, _50-LHW-SC ,1 0, ,0457 1, ,5 60,3 0,0717 2,5 0, _50-LHW-SC ,1 0, ,0457 1, ,5 60,3 1,0306 2,5 0, _50-LHW-SC ,1 0, ,0457 1, ,5 60,3 0,0597 2,5 0, _50-LHW-SC ,1 0, ,0457 1, ,5 60,3 0,0747 3,5 0, _25-RWA-SC01-SA ,1 0, ,0457 4, ,5 33,7 25,1412 3,5 0, _25-RWA-SC01-SA ,1 0, ,0457 4, ,5 33,7 20,1130 3,5 0, _50-RWA-SC01-SA ,1 0, ,0457 1, ,5 60,3 0,1606 3,5 0, _50-RWA-SC01-SA ,1 0, ,0457 1, ,5 60,3 0,7471 3,5 0, _25-RWA-SC01-SA ,1 0, ,0457 4, ,5 33,7 15,0847 3,5 0, _50-PTA-SS01-SA ,1 0, ,0457 1, ,5 60,3 0,6649 3,5 0, _50-PTA-SS01-SA ,1 0, ,0457 1, ,5 60,3 0,1307 3,5 0,2800 TUBERÍAS DE GAS 0001_150-GN-SC01-SA 1231,23 0,68 0, ,0457 7, ,1 165,1 0,5701 2,5 0, _150-GN-SC01-SA 750 0,68 0, ,0457 4, ,1 165,1 2,9870 2,5 0, _100-GN-SC01-SA 463,23 0,68 0, ,0457 6, ,1 114,3 4,2874 2,5 0, _100-GN-SC01-SA 463,23 0,68 0, ,0457 6, ,1 114,3 4,2874 2,5 0, _100-GN-SC01-SA 286,77 0,68 0, ,0457 3, ,1 114,3 0,8930 2,5 0, _80-STM-SC ,64 0, ,0457 3, ,5 88,9 3, , _80-STM-SC ,64 0, ,0457 3, ,5 88,9 2, , _32-STM-SC ,64 0, /4" 40 0,0457 3, ,2 42,4 5, , _80-STM-SC ,64 0, ,0457 0, ,5 88,9 0, ,1793
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