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) 476.34 Caudal máximo de operación (Q, l/s) 1,138.72 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 ( ) = -0.39 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): 10.00 min. a Q medio (l-19) aplicando los valores correspondientes, se obtiene para el cárcamo : 170.81 m3 (l-19) Si se tiene una profundidad de 3.30 m en el cárcamo de bombeo se necesita una superficie de 51.76 m 2 y para obtener esta área se tienen varias opciones: Diám/Largo Ancho Area Profundidad Volumen Circular 8.12-51.76 3.30 170.81 Cuadrado 7.19 7.19 51.76 3.30 170.81 Rectangular 8.00 8.00 64.00 3.30 211.20
Ver DTI 1.2 m/s Máximo 20 Máximo >20 min, bombas grandes 15 min, bombas pequeñas
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
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 2000 77,190 77,190 77,190 hab Población de proyecto 2024 129,024 129,024 129,024 hab Área de estudio 2,350 2,350 2,350 Ha Dotación de proyecto 301.06 301.1 l/s Tasa de infiltración 4,675.00 4,675.0 l/ha d Aportación sanitaria 225.80 225.80 l/hab d Aportación por Infiltración 85.15 85.15 l/hab d Aportación Total 310.94 310.94 l/hab d Coeficiente de flujo pico 1.00 3.00 12.00 12.0 l/s Datos Climatológicos Elevación 10.00 msnm Temperatura media - verano 20.00 C - invierno 10.00 C Presión barométrica media 759.10 mm Hg Temperatura media del agua residual - verano 18.00 C - invierno 15.00 C Estimación de caudales Caudal medio 337.19 337.19 l/s Caudal mínimo 168.59 168.59 l/s Caudal pico sanitario 1,011.56 1,011.56 l/s Caudal de infiltración 127.16 127.16 l/s Gasto medio de estiaje 476.34 476.34 l/s 41,156.02 41,156.02 m 3 /d Gasto mínimo de estiaje 295.75 295.75 l/s 25,552.74 25,552.74 m 3 /d Gasto pico de estiaje 1,138.72 1,138.72 l/s 98,385.17 98,385.17 m 3 /d Gasto de diseño flujo tormenta 625.14 625.14 l/s Gasto medio con flujo tormenta 625.14 476.34 1,101.48 l/s Gasto mínimo con flujo tormenta 625.14 295.75 920.89 l/s Gasto máximo con flujo tormenta 625.14 1,138.72 1,763.86 l/s
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 293.98 l/s 293.98 l/s 1,763.86 l/s Longitud (L) m 020 0.20 10.0000 75.00 Diámetro pulg 24 20 36 Rugosidad (e) mm 0.05 0.05 0.005 Diámetro Interno (D) mm 609.6 508 914.4 Velocidad (V) m/s 1.01 1.45 2.69 No. de Reynolds (Re) 7.675E+05 9.210E+05 3.070E+06 e/d (rugosidad relativa) 8.20E-05 9.84E-05 5.47E-06 f 0.0136 0.0135 0.0100 Pérdida de carga (mca) en tubo nuevo 0.0002 0.0286 0.3015 Pérdida de carga (mca) en tubo usado 0.000 0.036 0.377 Calculo de las Perdidas Secundarias: K Succión Descarga Conducción-1 Codo de 90º 0.2 1 2 2 Codo de 45º 0.2 Valvula de retención 2.5 1 Valvula de compuerta 0.2 Valvula de mariposa 0.1 1 Reducción 0.16 1 Inserción 0.55 1 Retorno de 180 2.2 Suma de K's 0.36 3.55 0.4 Pérdida de carga (mca) 0.0186 0.3806 0.1471
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 14 5 2 log + D D 371. Re log. 371. 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 -5.35 Nivel del eje de la bomba -5.35 Nivel de la descarga en metros 11.00 Carga estatica en metros (H est ) 16.35 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:
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) 0.00 0.00 16.35 0.00 146.99 0.09 16.44 0.07 Una bomba 293.98 0.18 16.53 0.15 en 440.96 0.28 16.63 0.22 Operación 587.95 0.37 16.72 0.30 734.94 0.46 16.81 0.37 881.93 0.55 16.90 0.44 1,028.92 0.65 17.00 0.52 Dos 1,175.90 0.74 17.09 0.59 Bombas 1,322.89 083 0.83 17.1818 066 0.66 en Operación 1,469.88 0.92 17.27 0.74 1,616.87 1.02 17.37 0.81 1,763.86 1.11 17.46 0.89 15.8 Curva del Sistema 15.6 Tubería Usada Tubería Nueva 15.4 15.2 15 14.8 14.6 14.4 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800
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) 759.10 mm Hg = 33.64 V p = Presión de vapor del líqido a su máxima temp. (ft) 1.891 hs= Altura o carga estática de succión (ft) -17.55 hf= Perdidas por fricción en succión (ft) 0.06 NPSH D = 49.24 ft 15.01 m y Consultoría S. A. de C.V. B-5
y Consultoría S. A. de C.V. B-6 guas Residuales BARP-42-1/7 EB-42 fúga sumergible 476.34 l/s 1,764 l/s 6 1 293.98 l/s Aguas negras 9927 8.00E-07 arbón Cédula 20 arbón Cédula 20 e Alta Densidad Conducción-2 1,763.86 l/s 11 42 0.05 1066.8 1.97 2.631E+06 4.69E-05 0.0115 0.0235 0.029 Conducción-2 3 0.6 0.1191
y Consultoría S. A. de C.V. B-7 f 1 = 2 e 502. e 14 5 2 log + D D 371. Re log. 371. Re mca mca mca mca mca mca mca 17.46 mca 305.68 KW en (Kw) 0.680 449.53 KW 74.92 KW 100.47 HP 0.908 82.51 KW 110.65 HP 125.00 HP
y Consultoría S. A. de C.V. B-8 a bomba s delante NP-3300.181-LT 75 HP bula: a Nueva H (mca) 16.35 16.42 16.50 16.57 16.65 16.72 16.79 16.87 16.94 17.01 17.09 17.16 17.24 0 2000
y Consultoría S. A. de C.V. B-9 ft ft @ 35 C
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 294.0 19.7 20 307.2 20.2 20 588.0 27.9 30 610.8 28.4 30 881.9 34.2 36 907.4 34.6 36 1175.9 39.4 40 1194.2 39.7 40 1469.9 44.1 42 1469.0 44.1 42 1763.9 48.3 42 1730.2 47.8 42 Matriz de Velocidades en Tuberías de Diferentes Diámetros (m/s) Flujo Diametro, (pulgadas) (lps) 42 40 36 30 24 20 18 293.98 0.33 0.36 0.45 0.64 1.01 1.45 1.79 587.95 0.66 0.73 0.90 1.29 2.01 2.90 3.58 881.93 0.99 1.09 1.34 1.93 3.02 4.35 5.37 1,175.90 1.32 1.45 1.79 2.58 4.03 5.80 7.16 1,469.88 1.64 1.81 2.24 3.22 5.04 7.25 8.95 1,763.86 1.97 2.18 2.69 3.87 6.04 8.70 10.74 307.20 0.34 0.38 0.47 0.67 1.05 1.52 1.87 610.80 0.68 0.75 0.93 1.34 2.09 3.01 3.72 907.40 1.02 1.12 1.38 1.99 3.11 4.48 5.53 1,194.20 1.34 1.47 1.82 2.62 4.09 5.89 7.27 1,469.00 1.64 1.81 2.24 3.22 5.03 7.25 8.95 1,730.20 1.94 2.13 2.63 3.79 5.93 8.54 10.54 y Consultoría S. A. de C.V. B-6
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
y Consultoría S. A. de C.V. B-8
42 8.00 8.00 6.00 0.30 17.74 0.48 28.58 1.14 68.32 0.63 37.51 0.294 17.64 4.30 4.10-1.36-5.35-6.00-4.78-4.21-3.64-3.07-2.50-1.93-5.35-4.78-4.21-3.64-3.07-2.50 0.65 0.57 0.57 0.57 0.57 0.57 0.57 64.00 41.60 36.48 36.48 36.48 36.48 36.48 36.48 y Consultoría S. A. de C.V. B-9
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