DIMENSIONAMIENTO DE CÁRCAMO DE BOMBEO EB-42 Caracteristicas del Equipo Propuesto:

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1 DIMENSIONAMIENTO DE CÁRCAMO DE BOMBEO EB-42 Caracteristicas del Equipo Propuesto: Nombre de Cárcamo Cárcamo de aguas crudas No de TAG CBAC-1-3/R Ubicación del Cárcamo En EB-42 Elemento de entrada Tubo Diámetro (b 1, m) 1.22 Caudal medio de operación (Q m, l/s) Caudal máximo de operación (Q, l/s) 1, Velocidad a la entrada a Q max (v 1, m/s) 0.97 Estructura de transición Asumiendo velocidad máxima de salida (v 2 ) de: 1.00 m/s (l-19) Angúlo máximo (0): 20 (l-19) Ancho final (b 2 ) de: 1.50 m Sustituyendo en la ecuación siguiente se obtiene la longitud de la estructura de transición, donde los subindices 1 y 2 se refieren a entrada y salida respectivamente ( v 1 / v 2 ) b 1 ( v 2 / v 1 ) b 2 LT = 2 tanθ ( ) = m Nota: Si el resultado es negativo, no requiere zona de transición Cálculo del volumen mínimo del cárcamo de bombeo El volumen del cárcamo de bombeo (m 3 ) se obtuvo a partir de la ecuación: V = tq 4 Donde Q es la capacidad de bombeo en m 3 /s. En este caso se sugiere un tiempo entre arranques (t): min. a Q medio (l-19) aplicando los valores correspondientes, se obtiene para el cárcamo : m3 (l-19) Si se tiene una profundidad de 3.30 m en el cárcamo de bombeo se necesita una superficie de m 2 y para obtener esta área se tienen varias opciones: Diám/Largo Ancho Area Profundidad Volumen Circular Cuadrado Rectangular

2 Ver DTI 1.2 m/s Máximo 20 Máximo >20 min, bombas grandes 15 min, bombas pequeñas

3 y Consultoría S. A. de C.V. PROYECTO MECÁNICO MEMORIA DE CALCULO ESTACION DE BOMBEO DE AGUAS RESIDUALES y PLUVIALES No.- 42 Junta de Aguas y Drenaje H. Matamoros, Tamaulipas

4 y Consultoría S. A. de C.V. B-4 CÁLCULO DEL SISTEMA DE BOMBEO EB-42 DATOS GENERALES Ciudad Matamoros, Tamaulipas 1. DATOS DE PROYECTO Datos de entrada Agua Pluvial Sanitaria Total Unidad Población ,190 77,190 77,190 hab Población de proyecto , , ,024 hab Área de estudio 2,350 2,350 2,350 Ha Dotación de proyecto l/s Tasa de infiltración 4, ,675.0 l/ha d Aportación sanitaria l/hab d Aportación por Infiltración l/hab d Aportación Total l/hab d Coeficiente de flujo pico l/s Datos Climatológicos Elevación msnm Temperatura media - verano C - invierno C Presión barométrica media mm Hg Temperatura media del agua residual - verano C - invierno C Estimación de caudales Caudal medio l/s Caudal mínimo l/s Caudal pico sanitario 1, , l/s Caudal de infiltración l/s Gasto medio de estiaje l/s 41, , m 3 /d Gasto mínimo de estiaje l/s 25, , m 3 /d Gasto pico de estiaje 1, , l/s 98, , m 3 /d Gasto de diseño flujo tormenta l/s Gasto medio con flujo tormenta , l/s Gasto mínimo con flujo tormenta l/s Gasto máximo con flujo tormenta , , l/s

5 y Consultoría S. A. de C.V. B-2 CÁLCULO DE LA CARGA DE BOMBEO ESTACIÓN EB-42 Caracteristicas del Equipo Propuesto: Nombre de bomba Bomba de Ag No. De TAG Ubicación del equipo Tipo de bomba Centrif Propiedades del Líquido a Bombear: Caudal promedio (aguas crudas) Caudal total para diseño de bombas (máximo) Número de bombas en operación Número de bombas en reserva Caudal bombeado por equipo Tipo de fluido Peso especifico g en N/m 3 a 25ºC Viscosidad cinemática (m 2 /s at=30 C) CALCULO DE LAS PERDIDAS DE CARGA EN TUBERÍAS Materiales de construcción: Tubería de succión: Acero al Ca Tubería de descarga: Acero al Ca Tubería de conducción: Polietileno de Calculo de las Perdidas Primarias: Succión Descarga Conducción-1 Flujo (Q) lps l/s l/s 1, l/s Longitud (L) m Diámetro pulg Rugosidad (e) mm Diámetro Interno (D) mm Velocidad (V) m/s No. de Reynolds (Re) 7.675E E E+06 e/d (rugosidad relativa) 8.20E E E-06 f Pérdida de carga (mca) en tubo nuevo Pérdida de carga (mca) en tubo usado Calculo de las Perdidas Secundarias: K Succión Descarga Conducción-1 Codo de 90º Codo de 45º 0.2 Valvula de retención Valvula de compuerta 0.2 Valvula de mariposa Reducción Inserción Retorno de Suma de K's Pérdida de carga (mca)

6 y Consultoría S. A. de C.V. B-3 Para los cálculos anteriores se tomaron en cuenta las siguientes fórmulas Número de Reynolds Re = VD v Factor de Fricción (f) Pérdida de Carga en Tubería (Primarias) Pérdida de Carga en Accesorios (Secundarias) h = flv 2 2gcD f = e 502. e log + D D 371. Re log Re h a 2 KV a = 2g 1 2 Sumarizando perdida de carga en tuberías: Suma de pérdidas en tubería (h t ) 0.44 Suma de Pérdidas en accesorios (h a ) 0.67 Total perdida de carga en tuberías (H f ): 1.11 Cálculo de la carga estática Nivel de la succión en metros Nivel del eje de la bomba Nivel de la descarga en metros Carga estatica en metros (H est ) CALCULO DE LA CARGA TOTAL DE BOMBEO (H f + H est ) La carga dinámica total de bombeo será H est + H f de donde se obtiene: H= CÁLCULO DE POTENCIAS Calculo de la potencia hidráulica: W HP = QHγ 1000 Sustituyendo en la ecuación de potencia hidráulica (W HP ) se tiene: Calculo de la potencia al freno: Aplicando la siguiente ecuación: BHP = W b QHγ = 1000η b Considerando una eficiencia en el bombeo (n b ) de: Substituyendo los valores correspondientes obtenemos : por tanto la potencia requerida por cada bomba sera de: La potencia para el motor se calcula con la ecuación W m = W η b m En el rango de potencia obtenido se tiene que la eficiencia del motor (n m ) es : Substituyendo los valores se obtiene la potencia de bombeo requerida por motor : de donde la potencia inmediata superior comercial del motor es de:

7 y Consultoría S. A. de C.V. B-4 NOTA: La portencia determinada por este calculo es teórica, por lo que para la selección final de la se recurre a las curvas de desempeño de los fabricantes del equipo de bombeo. Vease más (al final de estas hojas de calculo) la curva de selección de cada uno de los equipos. Equipo Seleccionado: Marca/Modelo: ITT FLYGT/ Potencia nominal: TRAZO DE LA CURVA DEL SISTEMA Seleccionando un intervalo de variación del gasto Q de: 12 segmentos, se tab Observaciones/Comentarios Gasto Q Tubería Usada Tubería H f (mca) H (mca) H f (mca) Una bomba en Operación , Dos 1, Bombas 1, en Operación 1, , , Curva del Sistema 15.6 Tubería Usada Tubería Nueva

8 CÁLCULO DE LA CARGA NETA POSITIVA DE SUCCIÓN (NPSH) Calculo del NPSH disponible (NPSH D ) con altura estática de succión: NPSH D = P b -(V p +hs+hf) Calculo del NPSH disponible (NPSH D ) con carga estática de succión: NPSH D = Pb+hs-(Vp+hf) Donde: P b = Presión barométrica (ft) mm Hg = V p = Presión de vapor del líqido a su máxima temp. (ft) hs= Altura o carga estática de succión (ft) hf= Perdidas por fricción en succión (ft) 0.06 NPSH D = ft m y Consultoría S. A. de C.V. B-5

9 y Consultoría S. A. de C.V. B-6 guas Residuales BARP-42-1/7 EB-42 fúga sumergible l/s 1,764 l/s l/s Aguas negras E-07 arbón Cédula 20 arbón Cédula 20 e Alta Densidad Conducción-2 1, l/s E E Conducción

10 y Consultoría S. A. de C.V. B-7 f 1 = 2 e 502. e log + D D 371. Re log Re mca mca mca mca mca mca mca mca KW en (Kw) KW KW HP KW HP HP

11 y Consultoría S. A. de C.V. B-8 a bomba s delante NP LT 75 HP bula: a Nueva H (mca)

12 y Consultoría S. A. de C.V. B-9 ft 35 C

13 Análisis de Velocidades en Ductos Circulares Propuesta de Diámetros de Tuberias Propuesta de Diámetros de Tuberias Flujo Diametros (pulgadas) Flujo Diametros (pulgadas) lps Calculado Propuesto lps Calculado Propuesto Matriz de Velocidades en Tuberías de Diferentes Diámetros (m/s) Flujo Diametro, (pulgadas) (lps) , , , , , , y Consultoría S. A. de C.V. B-6

14 DETERMINACIÓN DE NIVELES DE OPERACIÓN EN CÁRCAMO DE BOMBEO EB-4 Longitud/Diámetro de cárcamo l m Ancho de cárcamo a m No de equipos en operación Caudal sanitario influente mínimo Q min m 3 / s m 3 / min Caudal sanitario influente medio Q medio m 3 / s m 3 / min Caudal sanitario influente pico Q pico m 3 / s m 3 / min Caudal generado por flujo tormenta m 3 / s m 3 / min Caudal bombeado por bomba Q B m 3 / s m 3 / min Nivel de corona de muro en cárcamo NCM m Nivel de terreno natural NTN m Nivel máximo de agua NMA m Nivel mínimo de agua NmA m Nivel de Fondo de losa NFL m Nivel de arranque bomba No. 1 NAB1 m Nivel de arranque bomba No. 2 NAB2 m Nivel de arranque bomba No. 3 NAB3 m Nivel de arranque bomba No. 4 NAB4 m Nivel de arranque bomba No. 5 NAB5 m Nivel de arranque bomba No. 6 NAB6 m Nivel de paro bomba No. 1 NPB1 m Nivel de paro bomba No. 2 NPB2 m Nivel de paro bomba No. 3 NPB3 m Nivel de paro bomba No. 4 NPB4 m Nivel de paro bomba No. 5 NPB5 m Nivel de paro bomba No. 6 NPB6 m Tirante mínimo (para enfriamiento de bomba) H0 m Tirante de operación bomba No. 1 H1 m Tirante de operación bomba No. 2 H2 m Tirante de operación bomba No. 3 H3 m Tirante de operación bomba No. 4 H4 m Tirante de operación bomba No. 5 H5 m Tirante de operación bomba No. 6 H6 m Área útil de cárcamo A m 2 Volumen para enfriamiento de bombas ("muerto") VmA m 3 Volumen de regulación bomba No. 1 VRB1 m 3 Volumen de regulación bomba No. 2 VRB2 m 3 Volumen de regulación bomba No. 3 VRB3 m 3 Volumen de regulación bomba No. 4 VRB4 m 3 Volumen de regulación bomba No. 5 VRB5 m 3 Volumen de regulación bomba No. 6 VRB6 m 3 y Consultoría S. A. de C.V. B-7

15 y Consultoría S. A. de C.V. B-8

16 y Consultoría S. A. de C.V. B-9

17 y Consultoría S. A. de C.V. B-10