ANEXO Nº 8 CÁLCULO DE LA POTENCIA DE LA BOMBA DEL DE ROCIADORES PARA ENFRIAMIENTO DEL SISTEMA TANQUE Y DEL SISTEMA CONTRA INCENDIOS I. POTENCIA DE LA BOMBA PARA ROCIADORES DE ENFRIAMIENTO (P) Para la determinación de la potencia del motor de la bomba que será empleado en el suministro de agua para los rociadores de enfriamiento del tanque de almacenamiento estacionario, se aplicará la siguiente fórmula: P teorica = H B x ρ x gx QT Considerando que en las operaciones existen rangos de eficiencia, se determinará por tanto, la potencia real, considerando lo siguiente: P real =
P teorica (%)
Donde: % = eficiencia Para nuestro caso la eficiencia será del !% "uego e#aluando los datos disponibles se tiene: $'= ltura dinámica (carga de traba&o de la bomba)
ρ = Densidad del agua g = coeficiente de gra#edad = Caudal total de refrigeración De estos datos se determinarán el caudal total de refrigeración ( ) * la altura dinámica o carga de traba&o de la bomba ($ ')+
1. CAUDAL TOTAL DE REFRIGERACIÓN (Q )
T
Para la determinación del caudal total de refrigeración, se considerará el caudal obtenido para un rociador por el nmero de rociadores requeridos para enfriar el tanque de -./// galones+ = Caudal de un rociador x 0mero de rociadores requeridos = 1,!2 gpm3rociador x -2 rociadores = ---,14 gpm 5 = /,//2/! m 3seg
2. ALTURA DINÁMICA O CARGA DE TRABAJO DE LA BOMBA (H )
B
Para la determinación de la altura dinámica se empleará la fórmula siguiente:
H B
= h f
total
P . V .. p- V -. + + + Z . − + + Z - ρ g . g ρ g . g
donde: h f total
:
P6rdida de carga
P.
:
Presión en la salida del rociador = 5/ psi = ./17- 03m
8.
:
8elocidad de flu&o de agua a la salida de los rociadores
9.
:
ltura de rociadores respecto a la bomba = .,./ m
P-
:
Presión en el ni#el de toma de agua en la cisterna = /,// psi
8-
:
8elocidad de flu&o de agua en la cisterna = /,// m3seg
9-
:
ltura toma de agua en cisterna respecto a bomba = .,7! m
ρ
:
Densidad del agua = -/// ;g3m 5
g
:
Coeficiente de gra#edad = 4, m3seg
.
.
Para el cálculo correspondiente, se requiere determinar pre#iamente, la #elocidad de flu&o de agua a la salida de los rociadores (rociador mas ale&ado de la bomba) <8 * la
.
p6rdida de carga en el recorrido del agua por la tuber>a < f htotal
2.1 Cálculo ! l" #!loc$" !l %lu&o ! "'u" " l" "l$" !l oc$"o *" "l!&"o ! l" +o*+" ,-2. Para el cálculo de la #elocidad de flu&o de agua a la salida del rociador se empleará la siguiente fórmula+ Q = AxV . donde:
:
5 Caudal en el extremo del rociador (/,//2/! m 3seg)
:
?ección interna de la tuber>a A =
π D
7
.
=
,5 -7-!4. ⋅ ,!. 7
= /,//--7 m . 8.
:
8elocidad de flu&o de agua
= -,-2/42 pulg .
V .
,/ //2/!
=
=
,/ //--7
,1 -244 m 3 seg
2.2 Cálculo ! l" /0$" ! c"'" ! !l !co$o !l "'u" /o l" u+!3" , h
f total
Para la determinación de la p6rdida de carga en el recorrido del agua por la tuber>a se empleará la siguiente fórmula:
=
h f TOTAL
( f ⋅ L ⋅ V ) eq
. .
. Dg
donde: f
:
Coeficiente de fricción
"eq
:
"ongitud equi#alente
D
:
Diámetro interior de la tuber>a = - @A = /,/5- m
8.
:
8elocidad de flu&o de agua del rociador = 1,-244 m3seg
B
:
Coeficiente de gra#edad = 4, m3seg
.
Para conocer la p6rdida de carga total, se requerirá determinar pre#iamente, tanto el coeficiente de fricción de la tuber>a como la longitud equi#alente de la tuber>a de suministro de agua a los rociadores, que son datos an sin determinar+ 2.2.1 !lc"lo #el coeficie$te #e fricci%$ l coeficiente de fricción (f) se determinará a partir de nomograma &actor #e fricci%$ e$ f"$ci%$ #el $'mero #e (e)$ol#s co$ ("gosi#a# (elati*a como par!metro+ , para- lo cual se necesita conocer pre#iamente, tanto el nmero de Ee*nolds (0 relati#a
E), como la rugosidad
, de la tuber>a+ D
2.2.1.1 !lc"lo #el $'mero #e (e)$ol#s - ( / ,
Para el cálculo del nmero de Ee*nolds se empleará la siguiente fórmula:
-
8er anexo 4
(, =
D ⋅ V . ⋅ ρ µ
De donde: D
:
Diámetro interior de la tuber>a
8.
:
8elocidad del agua del rociador
ρ
:
Densidad del agua
µ
:
8iscosidad = /,//- cp (centipoise)
(, =
-/// 0g 3 m 5 ⋅ ,1 -2! m 3 seg ⋅ ,/ /5-m ,/ //-cp
0E = .5!7!2,/4 2.2.1.2 !lc"lo #e la r"gosi#a# relati*a
"a rugosidad relati#a
, D
, se determina a partir del nomograma D
Eugosidad Eelati#a en función del diámetro para tubos de #arios materialesA. + Considerando que para suministrar agua a los rociadores, se empleara tuber>as de acero comercial se obser#a:
, ≅ /,// D Con los datos obtenidos para el 0
E
* la
, se emplea el D
nomograma para los coeficientes de fricción, obser#ando que: f = /,/.2.2.2 !lc"lo #e la lo$git"# eq"i*ale$te L eq "a longitud equi#alente de la tuber>a esta comprendido por la longitud de la tuber>a lineal * la longitud equi#alente de los accesorios que .
8er anexo -/
participan en la l>nea de suministro de agua+ "eq = " F "eq+ acc " :
"ongitud de tuber>a lineal = 25,/! m
Para la longitud equi#alente de accesorios ("eq+ acc) se consideran entre -7 accesorios (codos de 4/G), por lo que, la longitud equi#alente de un accesorio se determina a partir de: "eq+ - acc = " x D "eq+ - acc = 25,/! x /,/5- = .,25 m3accesorio Por lo tanto la longitud equi#alente de todos los accesorios (-7) será: .,25 m3accesorio x -7 accesorios = 5,41 m "uego, la longitud equi#alente total será: "eq = 25,/! F 5,41 = --.,/- m Con todos estos datos se determinará la p6rdida de carga total (h f total ) h f total =
h f total = h f total
( f ⋅ L ⋅ V ) . .
eq
. Dg
(
,--. /- ⋅ ,1 -24 . )
,/ /.- ⋅
. ⋅ ,/ /5- ⋅ ,4
= -./,5- m
Con todos estos datos, se determinará la altura dinámica o carga de traba&o de la bomba ($ ), a'partir de la siguiente fórmula, en la que se Han excluido las #ariables con #alor cero * se Ha acondicionado las expresiones para un me&or entendimiento+ H B
= h f + total
P .
⋅
ρ g
.
+
V .
. ⋅ g
+ Z . − Z -
EeemplaIando los siguientes datos: h f total = 4-,7/ m P.
= ./17- ;g+m3seg
ρ
= -/// ;g3m
5
.
.
g
= 4, m3seg
8.
= 1,-2! m3seg
9.
= .,./ m
9-
= .,7! m
H B
0g ⋅m m . ./17- seg ,1 -2! seg ( ) + ,-./ 5- m + +( -/// 0g ⋅ ,4 m . ⋅ ,4 m seg m s .
=
5
.
.
,. ./m − (− ,. 7!m ))
.
∴ $'= -7,/- m CÁLCULO DE LA POTENCIA DE LA BOMBA (P)
P = H B ⋅ ρ ⋅ g ⋅ Q P =
,-7 /- m ⋅-///
P =
0g m
5
3g ⋅ m ,-/.-4 4. 5 seg
⋅
,4
m .
seg
⋅
5
m ,/ //2 seg
.
Potencia teórica de la bomba Considerando la equi#alencia de - $P = 27! J HP =
,-/.-4 4.
=
27!
,-5 2.
ficiencia de la 'omba = !,// % Potencia real de la bomba: HP real =
,-5 2. ,/ !
=
,-1 -5
Por lo tanto la potencia teórica del motor de la bomba ser>a el inmediato superior (-2,! $P) pero como siempre se da un margen de error entonces se tendrá que escoger un motor mas grande, es decir una bomba con un motor de ./ $P de potencia+
II. POTENCIA DE LA BOMBA PARA GABINETES CONTRA INCENDIO (P) plicando la misma fórmula * siguiendo el mismo procedimiento del numeral anterior, podemos determinar la potencia del motor de la bomba que será empleado en el suministro de agua contra incendio+ P teorica = H B x ρ x g QT Considerando que en las operaciones existen rangos de eficiencia, se determinará por tanto, la potencia real, considerando lo siguiente: P real =
P teorica (%)
Donde: % = eficiencia l igual que el caso anterior la eficiencia será del !% "uego e#aluando los datos disponibles se tiene: $'= ltura dinámica (carga de traba&o de la bomba)
ρ = Densidad del agua g = coeficiente de gra#edad = Caudal total de manguera contra incendio+ De estos datos se determinarán el caudal total de agua contra incendio ( ) * la altura dinámica o carga de traba&o de la bomba ($')+
1. CAUDAL TOTAL DE AGUA CONTRA INCENDIO (Q )
T
Para la determinación del caudal total de agua contra incendio, se considerará el caudal obtenido para una manguera por el nmero de mangueras requeridas para atención de emergencias al interior de la planta en#asadora+ = Caudal de una manguera x 0mero de mangueras requeridas = -.! gpm3manguera x . mangueras = .!/ gpm 5 = /,/-! m 3seg
2. ALTURA DINÁMICA O CARGA DE TRABAJO DE LA BOMBA (H )
B
Para la determinación de la altura dinámica se empleará la fórmula siguiente:
H B
= h f
total
. . P . V . p- V - + + Z . + . g + Z - + . g − ρ g ρ g
donde: h f total :
P6rdida de carga
P.
:
. Presión en salida de manguera = 2! psi = !-2-/.,! 03m
8.
:
8elocidad de flu&o de agua a la salida de la manguera
9.
:
ltura de gabinetes respecto a la bomba = -,// m
P-
:
Presión en ni#el toma de agua en cisterna = /,// psi
8-
:
8elocidad de flu&o de agua en la cisterna = /,// m3seg
9-
:
ltura toma de agua en cisterna respecto a bomba = .,7! m
ρ
:
Densidad del agua = -/// ;g3m 5
g
:
Coeficiente de gra#edad = 4, m3seg
.
Para el cálculo correspondiente, se requiere determinar pre#iamente, la #elocidad de flu&o de agua a la salida de la manguera (manguera mas ale&ada de la bomba) <8 * la
.
p6rdida de carga en el recorrido del agua por la tuber>a < f htotal
2.1 Cálculo ! l" #!loc$" !l %lu&o ! "'u" " l" "l$" ! l" *"'u!" *" "l!&"" ! l" +o*+" ,- 2. Para el cálculo de la #elocidad de flu&o de agua a la salida de la manguera se empleará la siguiente fórmula: Q = AxV . donde:
:
Caudal en el extremo de la manguera
:
. ?ección interna de la tuber>a (m )
A =
π D
.
7
=
,5 -7-!4. ⋅ ,.K! 7
= -,41574! pulg .
= /,//5-12 m . 8.
:
8elocidad de flu&o de agua V .
=
,/ /-! ,/ //5-12
=
,7 44 m 3 seg
2.2 Cálculo ! l" /0$" ! c"'" ! !l !co$o !l "'u" /o l" u+!3" [h f
]
total
Para la determinación de la p6rdida de carga en el recorrido del agua por la tuber>a se empleará la siguiente fórmula: h f total =
( f ⋅ L ⋅ V ) eq
. .
. ⋅ D ⋅ g
donde: f
:
Coeficiente de fricción
"eq
:
"ongitud equi#alente
D
:
Diámetro interior de la tuber>a = . @A = /,/15! m
8.
:
8elocidad de flu&o de agua del rociador = 7,424 m3seg
B
:
Coeficiente de gra#edad = 4, m3seg
.
Para conocer la p6rdida de carga total, se requerirá determinar pre#iamente, tanto el coeficiente de fricción de la tuber>a como la longitud equi#alente de la tuber>a de suministro de agua a los rociadores, que son datos an sin determinar+
2.2.1 Cálculo !l co!%$c$!! ! %$cc$4 l coeficiente de fricción (f) se determinará a partir de nomograma &actor #e fricci%$ e$ f"$ci%$ #el $'mero #e (e)$ol#s co$ r"gosi#a# relati*a como par!metroA , para5 lo cual se necesita conocer pre#iamente, tanto el nmero de Ee*nolds (0 relati#a
5
8er anexo 4
, de la tuber>a+ D
E),
como la rugosidad
2.2.1 1 !lc"lo #el $'mero #e (e)$ol#s - ( / ,
Para el cálculo del nmero de Ee*nolds se empleará la siguiente fórmula: (, =
D ⋅ V . ⋅ ρ µ
De donde: D
:
Diámetro interior de la tuber>a: . @A ≅ /,/15! m
8.
:
8elocidad del agua de la manguera: 7,44 m3seg
ρ
:
Densidad del agua: -/// ;g3m 5
µ
:
8iscosidad = /,//- cp (centipoise) (, =
-///0g 3 m 5 ⋅ ,7 424m 3 seg ⋅ /+/15!m /+//-cp
0E = 5-1.-4,!2 2.2.1.2 !lc"lo #e la r"gosi#a# relati*a
"a rugosidad relati#a
, D
, se determina a partir del nomograma D
Eugosidad Eelati#a en función del diámetro para tubos de #arios materialesA7 + Considerando que para suministrar agua contra incendio, se empleará tuber>a de acero comercial, se obser#a:
, = /,///2 D Con los datos obtenidos para el 0
E
* la
, se emplea el D
nomograma para los coeficientes de fricción obser#ando que: f = /,/-4
2.2.2 7
8er anexo -/
!lc"lo #e la lo$git"# eq"i*ale$te L eq
"a longitud equi#alente de la tuber>a esta comprendido por la longitud de la tuber>a lineal * la longitud equi#alente de los accesorios que participan en la l>nea de suministro de agua contra incendio, siendo estos: "eq = " F "eq+ acc ":
"ongitud de tuber>a lineal = .,-! m
Para la longitud equi#alente de accesorios ("
eq+ acc ) se consideran entre 1
accesorios (codos de 4/G), por lo que, la longitud equi#alente de un accesorio se determina a partir de: "eq+ - acc = " x D "eq+ - acc = .,-! m x /,/15! = !,.-1 m3accesorio Por lo tanto la longitud equi#alente de todos los accesorios (1) será: "eq+ - acc = 5-,.4 m "uego, la longitud equi#alente total será: "eq = .,-! F 5-,.4 = --5,77 Con todos estos datos se determinará la p6rdida de carga total (h f total ) h f total =
( f ⋅ L ⋅ V ) . .
eq
. Dg
h f total
( =
,--5 7! ⋅ ,7 424 . )
h f total
= 7.,474 m
,/ /-4 ⋅
. ⋅ ,/ /15! ⋅ ,4
Con todos estos datos, se determinará la altura dinámica o carga de traba&o de la bomba ($ ), a'partir de la siguiente fórmula, en la que se Han excluido las #ariables con #alor cero * se Ha acondicionado las expresiones para un me&or entendimiento+ H B
= hf total +
P .
⋅
ρ g
.
+
V .
. ⋅ g
+ Z . − Z -
EeemplaIando los siguientes datos: h f total = 7-,.! m
