16 octubre, 2011

Pump System Tips



1. Flow and pressure relationship of a pump
When the flow increases, the discharge pressure of the pump decreases, and when the flow decreases the discharge pressure increases.

2. Do not let a pump run at zero flow
Do not let a centrifugal pump operate for long periods of time at zero flow. In residential systems, the pressure switch shuts the pump down when the pressure is high which means there is low or no flow.

3. Use pressure gauges
Make sure your pump has a pressure gauge on the discharge side close to the outlet of the pump this will help you diagnose pump system problems. It is also useful to have a pressure gauge on the suction side, the difference in pressure is proportional to the total head. The pressure gauge reading will have to be corrected for elevation since the reference plane for total head calculation is the suction flange of the pump.

4. Do not let a pump run dry, use a check valve
Most centrifugal pumps cannot run dry, ensure that the pump is always full of liquid. In residential systems, to ensure that the pump stays full of the liquid use a check valve (also called a  foot valve) at the water source end of the suction line. Certain types of centrifugal pumps do not require a check valve as they can generate suction at the pump inlet to lift the fluid into the pump,  These pumps are called jet pumps and are fabricated by many manufacturers Goulds being one of them.

Make use of check valves to isolate pumps installed in parallel.

5. Suction valves
Gate valves at the pump suction and discharge should be used as these offer no resistance to flow and can provide a tight shut-off. Butterfly valves are often used but they do provide some resistance and their presence in the flow stream can potentially be a source of hang-ups which would be critical at the suction. They do close faster than gate valves but are not as leak proof.

6. Eccentric reducer
Always use an eccentric reducer at the pump suction when a pipe size transition is required. Put the flat on top when the fluid is coming from below or straight (see next Figure) and the flat on the bottom when the fluid is coming from the top. This will avoid an air pocket at the pump suction and allow air to be evacuated.

7. Use a multi-stage turbine pump for deep wells
For deep wells (200-300 feet) a submersible multi-stage pump is required. They come in different sizes (4" and 6") and fit inside your bore hole pipe. Pumps with different ratings are available, 

8. Flow control
If you need to control the flow, use a valve on the discharge side of the pump, never use a valve on the suction side for this purpose.

9. Plan ahead for flow meters
For new systems that do not have a flow meter, install flanges that are designed for an orifice plate in a straight part of the pipe (see next Figure) and do not install the orifice plate. In the future, whoever trouble-shoots the pump will have a way to measure flow without the owner having to incur major downtime or expense. Note: orifice plates are not suitable for slurries.

10. Avoid pockets and high points
Avoid pockets or high point where air can accumulate in the discharge piping. An ideal pipe run is one where the piping gradually slopes up from the pump to the outlet. This will ensure that any air in the discharge side of the pump can be evacuated to the outlet.

12. Water hammer
Be aware of potential water hammer problems. This is particularly serious for large piping systems such as are installed in municipal water supply distribution systems. These systems are characterized by long gradually upward sloping and then downward sloping pipes. Solutions to this can involve special pressure/vacuum reducing valves at the high and low points or additional tanks which provide a buffer for pressure surges.

For pumps 500 gals/min or larger use semi-automatic manual valves at the discharge that are controlled to open gradually when starting the pump. This will avoid water hammer during the initial start and damage to the piping system.

13. The right pipe size
The right pipe size is a compromise between cost (bigger pipes are more expensive) and excessive friction loss (small pipes cause high friction loss and will affect the pump performance). Generally speaking, the discharge pipe size can be the same size as the pump discharge connection, you can see if this is reasonable by calculating the friction loss of the whole system. For the suction side, you can also use the same size pipe as the pump suction connection, often one size bigger is used. A typical velocity range used for sizing pipes on the discharge side of the pump is 9-12 ft/s and for the suction side 3-6 ft/s.

14. Pressure at high point of system
Calculate the level of pressure of the high point in your system. The pressure may be low enough for the fluid to vaporize and create a vapor pocket which will be detrimental to the performance of the system. The pressure at this point can be increased by installing a valve at some point past the high point and by closing this valve you can adjust the pressure at the high point. Of course, you will need to take that into account in the total head calculations of the pump.

15. Pump pressure rating and series operation
For series pump installations make sure that the pressure rating of the pumps is adequate. This is particularly critical in the case where the system could become plugged due to an obstruction. All the pumps will reach their shut-of head and the pressure produced will be cumulative. The same applies for the pressure rating of the pipes and flanges.

16. Inadequate pump suction submersion
There is a minimum height to be respected between the free surface of the pump suction tank and the pump suction. If this height is not maintained a vortex will form at the surface and cause air to be entrained in the pump reducing the pump capacity.


27 septiembre, 2011

Pipeflow 4.6

Pipe Flow Expert is designed to help today’s engineers analyze and solve a wide range of problems where the flow and pressure loss throughout a pipe network must be determined. The Pipe Flow Expert program will allow you to draw a complex pipeline system and analyze the features of the system when flow is occuring. Pipe Flow Expert calculates the balanced steady-state flow and pressure conditions of the system. It will allow you to perform analysis of different pipe system designs under various operating conditions.

Selección de Bombas para Calderas


En todo sistema de generación de vapor, la bomba de agua que alimenta la caldera es uno de los equipos más críticos. La confiabilidad de este sistema de bombeo parte de una correcta selección de la bomba.

Como regla general debemos considerar los siguientes puntos al dimensionar un equipo de bombeo:
  1. Cantidad de bombas
    Si el sistema de vapor opera cerca a su máxima capacidad, con poca o ninguna variación, podría emplearse una sola estación de bombeo para alimentar varias calderas, este arreglo es el más económico si las cargas son relativamente constantes en el tiempo. El costo de inversión en bombas grandes es menor en lugar de tener varias pequeñas; pero si las cargas de vapor son variables, lo más apropiado es tener varias bombas, al menos una bomba para cada caldera y una bomba adicional como reserva en casos de que el sistema de vapor sea critico para el proceso.
     
  2. Tipo de operación:¿Continua o intermitente? Al observar como se controla el nivel de agua en la caldera podremos contestar a esta pregunta. El flujo intermitente resulta de arrancar la bomba si el nivel es bajo en la caldera y detener la misma a un nivel alto, se trata del típico control on-off. En el caso de operación continua, la alimentación de agua a la caldera es controlada por una válvula modulante que se abre y cierra según la demanda a fin de mantener fijo el nivel de agua en la caldera. Otra solución para operación continua caracterizada por su bajo consumo de energía, es usar una bomba de velocidad variable y presión constante controlada por un variador de frecuencia.
     
  3. Presión requerida (Altura dinámica total de la bomba)
    Cuando se bombea agua directamente a la caldera, se requiere superar la presión en la misma, para ello la presión entregada por la bomba debe ser superior a la que hay en la caldera, algunos fabricantes recomiendan adicionar 10% al valor de presión para usarla en la elección de la bomba, sin embargo es muy recomendable realizar un cálculo de la altura dinámica total (presión en la caldera sumada a las pérdidas en tuberías, accesorios y la diferencia de alturas entre el nivel lleno en la caldera y el nivel mínimo en el tanque de succión). Si hay una válvula modulante en la descarga de la bomba, es necesario adicionar como mínimo de 20 a 25 PSI.
     
  4. NPSH disponible
    Esta es la presión absoluta mínima requerida, que debe haber en la brida de succión de la bomba para evitar que esta se deteriore por cavitación. El NPSH disponible debe ser mayor al requerido por la bomba, la recomendación general es que el disponible tenga un valor de 0.5cm. a 1m. encima del requerido.

     

    Hay que tener cuidado especial al seleccionar la bomba, si se sobredimensiona la altura dinámica total se corre el riesgo de que la bomba opere al extremo derecho de la curva, donde el valor de NPSH requerido es más alto y con mayor riesgo de cavitación. Si es el caso elevar el nivel de agua en el tanque de abastecimiento de la bomba, dará un margen de seguridad adicional.
     
  5. Temperatura del agua que se bombea
    Es muy importante conocer la temperatura del agua que ingresa a la bomba. Erróneamente se suele tomar la temperatura del agua en la caldera, pero esto lleva sólo a sobredimensionar la bomba, lo recomendable es medir la temperatura del agua al ingreso de la bomba ó en el deaereador, la mayoría de las bombas pueden lidiar con temperaturas del orden de 110ºC. y hay otras que soportan mayores temperaturas pero requieren sistemas auxiliares de refrigeración, lo cual hace más costosa a la bomba.
     
  6. Capacidad requerida (Caudal de la bomba)
    El caudal o la cantidad de agua que se requiere bombear a la caldera dependerá de la taza de evaporación de la misma. Como regla práctica en una aplicación on-off, el caudal sería dos veces la tasa de evaporación. En una aplicación a control modulante se puede considerar el caudal 1.3 veces la tasa de evaporación y un flujo adicional de recirculación necesario para garantizar que la bomba entregue un flujo mínimo (en total 1.5 veces la tasa de evaporación).

    EJEMPLO: Tenemos una caldera de 200BHP con control on-off
    1 BHP = energía necesaria para evaporar 15.65 kg de agua a 100°C durante 1 hora
    Densidad del agua a 100°C = 958.4 kg/m3

    Entonces la tasa de evaporación de agua en la caldera de 200BHP es:
    Tasa Evaporación = 200 x 15.65 / 958.4  = 3.266 m3/h

    Como se trata de un sistema on-off multiplicamos por 2:
    Caudal Bomba = 3.266 x 2 = 6.532 m3/h

04 agosto, 2011

Polucion en Nigeria por Petroleras

La actividad de las petroleras en la zona de Ogoniland, en el sur de Nigeria, ha dejado un alto nivel de polución en la zona que podría tardar en eliminarse de 20 a 30 años, según un informe publicado hoy por el Programa de Las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA).

El estudio de la ONU, solicitado por el Gobierno de Nigeria y financiado por la petrolera Shell, es el resultado de 14 meses de análisis de la situación ambiental de la zona tras cincuenta años de explotación de sus yacimientos de crudo.
 
El informe, que fue presentado en Abuya por el presidente de Nigeria, Goodluck Jonathan, asegura que Shell no ha aplicado en sus explotaciones de Ogoniland sus propios procedimientos de control y manutención, lo que ha puesto en peligro la salud pública.
Además, apunta que el subsuelo de algunas zonas está gravemente contaminado, aunque desde la superficie parecen no estar afectadas, y que al menos 10 comunidades de Ogonilan estaban consumiendo agua con altos niveles de hidrocarburos.
 
En concreto, el estudio afirma que en una de las localidades de la zona, en Nisisioken Ogale, los habitantes estaban bebiendo agua de un pozo cuyos niveles de benceno, un agente cancerígeno, estaba 900 veces por encima del nivel recomendado por la Organización Mundial de la Salud (OMS).
 
El PNUMA advierte en el informe que mientras que algunas zonas podrían quedar libres de polución en cinco años, otras áreas, como las marismas y los manglares tardarán en limpiarse hasta 30 años.
Asimismo, el organismo de la ONU recomienda la instauración de tres nuevas instituciones en Nigeria para poder llevar a cabo un ejercicio de restauración de medio ambiente completo.
 
"La limpieza de Ogoniland no sólo trata de solucionar un legado trágico, sino que además representa una importante iniciativa de restauración ecológica con posibles múltiples efectos positivos", aseguró en la presentación el director ejecutivo del PNUMA, Achim Steiner.
 
El informe fue rechazado por el Movimiento para la Supervivencia del Pueblo de Ogoni (MOSOP), que no fue invitado a atender a la presentación.
 
Fuente: EFE

03 agosto, 2011

Sistemas de Aire Comprimido

Un error común en el diseño de sistemas de aire comprimido, es el de diseñar lineas muy pequeñas para el flujo de aire deseado. Esto no se limita a las tuberias en el cabezal de succion del compresor y a la descarga del mismo. Tambien aplica a las líneas de distribucion del aire comprimido a las áreas de produccion.

Subdimensionar tuberías restringe el flujo y reduce la presion de descarga, trayendo como consecuencia el excesivo gasto de energía en el compresor.

Diámetros de tuberías pequeños incrementan la velocidad, con ello la turbulencia induciendo a contrapresiones.

El correcto dimensionamiento de las tuberias permite menores gastos de energía y aumenta la productividad y calidad.