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En el transporte de fluidos y en la selección de equipos para el transporte de fluidos (bombas hidráulicas y compresores) es común expresar los requerimientos de energía en términos del concepto denominado "cabeza". Por lo anterior, es fundamental comprender este concepto con miras a verificar los cálculos y las simulaciones correspondientes.
En esta presentación se desarrollan ejercicios prácticos para el diseño y selección de bombas centrífugas utilizando el software Aspen Plus. Se detallan pasos para determinar diámetros de tuberías, estimar costos operativos y calcular la cabeza de la bomba, considerando factores como la presión, altura, accesorios y caudales. Se presentan diferentes configuraciones de bombeo, incluyendo el uso de válvulas de control y variadores de velocidad, y se discuten criterios de selección basados en heurísticas y catálogos de proveedores. Finalmente, se abordan conceptos clave como el NPSH, la eficiencia y la operación en paralelo, así como la evaluación del impacto ambiental y económico.
En esta primera presentación se da un contexto de la importancia de las bombas centrífugas en las plantas químicas industriales. La industria contribuye significativamente a las emisiones globales y el consumo de energía no es sostenible ambientalmente. Los sistemas de bombeo (bombas, válvulas, tuberías y accesorios) son cruciales, representando el 22% de la demanda eléctrica de todos los motores a nivel mundial. Esto ofrece una enorme oportunidad de ahorro energético.
La mayoría de las bombas industriales son centrífugas, consumiendo aproximadamente el 75% de la energía eléctrica utilizada para bombear fluidos. Esta presentación les permitirá entender la clasificación general y específica de las bombas centrífugas: sus generalidades, tipos de impulsores y por qué el consumo de energía es el costo más alto a lo largo de la vida útil del equipo.
En esta segunda parte, este material te sumergirá en las Curvas Características de las bombas centrífugas, clave para predecir su comportamiento y determinar el Punto de Operación. Descubrirás la diferencia crítica entre usar una Válvula de Control y un Variador de Velocidad para ajustar el caudal, entendiendo cómo cada uno impacta la curva del sistema o la de la bomba, y cómo un variador puede ahorrar energía.
Explora cómo se comportan las bombas operando en Serie (aumentando cabeza) o en Paralelo (aumentando caudal). Conoce definiciones clave como la Potencia al Freno (bhp), los márgenes de NPSH, y la Velocidad Específica, que influye en la forma de la curva. Aprende sobre el impacto de diferentes tipos de rodetes y las implicancias de curvas planas, empinadas o drooping. Además, tendrás acceso a herramientas libres como CheCalc para cálculos preliminares y análisis de sistemas.
En esta presentación se ofrece una guía sobre la selección y operación de bombas centrífugas, basándose en reglas heurísticas para validar simulaciones de procesos. Se discuten los límites operativos y la eficiencia de los motores eléctricos utilizados en estos sistemas. Además, se comparan los métodos de regulación de caudal mediante válvulas de control y variadores de velocidad. Finalmente, se abordan las causas del rendimiento ineficiente y se proporcionan estrategias para elegir la bomba más adecuada, considerando si el caudal es constante o variable, y destacando la importancia de operar cerca del punto de mejor eficiencia.
Sumérgete en el fascinante mundo de los compresores y los ciclos de refrigeración con este material. Explorarás desde los fundamentos termodinámicos, como la distinción entre compresión isentrópica y politrópica y la crucial ayuda de diagramas de Mollier (P vs h) y P-entalpía. Aprenderás a seleccionar y dimensionar compresores, incluyendo unidades multietapas, aplicando heurísticas clave para un diseño apropiado. Te enfrentarás a casos prácticos y simulaciones con apoyo de videotutoriales y archivos de software, analizando procesos como la producción de amoníaco y la licuefacción de propano y metano mediante el Ciclo Linde.
Este contenido es esencial para que practiques la determinación de parámetros operativos, el cálculo del consumo eléctrico y la estimación de la huella de carbono. ¡Revisar este material te equipará con conocimientos valiosos para tu carrera!
En este vídeo se desarrolla un repaso de los conceptos y las ecuaciones utilizadas para el cálculo de pérdidas por fricción en el flujo de fluidos por tuberías, incluye accesorios, válvulas de bloqueo, válvulas antiretorno y válvulas de control.
En este vídeo se desarrolla un tutorial para la simulación de un sistema de bombeo de agua con miras a determinar la potencia hidráulica de la bomba. Se incluyen secciones de tubería, válvulas de bloqueo y algunos codos, también se incluye una especificación de diseño para ajustar la presión de descarga de la bomba. Hay que precisar que la caída de presión a través de válvulas de bloqueo se calcula empleando coeficientes de resistencia o longitudes equivalentes, y para válvulas de control se emplea el coeficiente de flujo Cv o Kv.
En este vídeo se desarrolla otro tutorial para la simulación de un sistema de bombeo de agua (Kamal ch. 8). Es importante advertir que el sistema de bombeo propuesto presenta algunas deficiencias desde la perspectiva del diseño y el objetivo del taller sólo se restringe a enseñar a diligenciar algunas especificaciones en el simulador.
En esta vídeo-presentación se corrige, con criterios de diseño en ingeniería y reglas heurísticas, la simulación anterior. De esta manera se integra el uso del simulador con la implementación apropiada de reglas heurísticas (empíricas) y se afianzan algunos conceptos de ingeniería relacionados con el bombeo de líquidos.
Los resultados de la simulación permitirán analizar escenarios de operación, obtener los datos necesarios para diligenciar el datasheet y seleccionar la bomba centrífuga más apropiada.
En esta vídeo-presentación se desarrolla la segunda parte de la simulación del sistema de bombeo incluido en el capítulo 8 del libro de Kamal (2017) y se explica el protocolo para analizar y dimensionar la bomba y la válvula de control empleando el simulador Aspen Plus.
Se aborda brevemente algunos conceptos para la selección de válvulas y accesorios en tuberías y se muestra el procedimiento para obtener los valores del factor de restricción para el cálculo de las pérdidas por fricción a través del portal CheCalc. Finalmente, Se analiza la interacción entre la presión de descarga de la bomba y la apertura de la válvula de control y se aplican algunas heurísticas.
En este vídeo se recomienda un procedimiento, empleando una tabla personalizada, que facilita la verificación y consulta de los datos requeridos en el diligenciamiento de la hoja de especificaciones (datasheet) con miras a seleccionar apropiadamente una bomba centrífuga. Para esto se simula la interacción entre una bomba centrífuga y una válvula de control en Aspen Plus.
En este vídeo se muestra como extraer de la simulación (Aspen Plus) los datos necesarios para diligenciar la hoja de especificaciones (datasheet) con miras a seleccionar apropiadamente la bomba centrífuga requerida. Para esto se simula la interacción entre una bomba centrífuga y una válvula de control.
En esta vídeo-presentación se desarrolla el protocolo de selección de una bomba centrífuga empleando el paquete de selección del proveedor Goulds Pumps. Se aplican criterios como NPSHr, eficiencia hidráulica, flujo mínimo, velocidad (rpm), etc.
En esta vídeo-presentación se establece el punto de operación de una bomba centrífuga y su desempeño a partir de los datos de la curva de operación suministrada por el fabricante, además, se analiza el efecto de cambiar las características de la válvula de control.
En esta vídeo-presentación se desarrolla la simulación en Aspen Plus de un sistema de bombeo empleando como elemento final de control de flujo un variador de velocidad, en lugar de una válvula de control. De esta manera, se conseguirán ahorros energéticos realmente significativos en los sistemas de bombeo debido a que se elimina la caída de presión que impone la válvula.
En esta vídeo-presentación se explica de forma esquemática cómo se comportaría un sistema de bombeo que emplea una tubería ramificada en la descarga. Una vez comprendida la dinámica de este sistema se facilitará la simulación de este tipo de configuraciones de bombeo.
En este video se muestra de manera sencilla la forma de simular el transporte de fluidos a través de tuberías con múltiples ramificaciones. El caso específico corresponde al bombeo de agua a través de una red de distribución en la que se define la distribución espacial de las tuberías, para esto es necesario tener definidos previamente los planos isométricos.
Se define el caso base, la forma de ingresar la bomba y las tuberías. Finalmente se hacen algunos análisis para visualizar el efecto del flujo de agua, la temperatura y las presiones de descarga.