Embedded Files
En diversas aplicaciones de diseño en ingeniería de fluidos, se require determinar
el diámetro óptimo que minimiza el costo total de la instalación. Para un gasto Q
requerido entre los puntos de abasto y entrega, se requiere determinar el diámetro D
que implica el costo total mínimo, el cual es la suma del costo de capital (i.e. costo
de instalación) y del costo de operación (i.e. costo mensual/anual).
Un tubo de mayor diámetro será más caro en la compra, pero implica un menor gasto de
bombeo, ya que la 'resistencia' hidráulica es inversamente proporcional al D^5.
De acuerdo con una publicación de Peters et al (2003), el costo total se puede representar con
la siguiente expresión:
C = K_1*D^n * L + K_2* Q* ∆P
donde P representa la 'presión hidráulica': P = p + gamma*z
i.e. es el mismo concepto de la carga hidráulica con unidades de pascal, Pa (Energía por unidad
de volumen, J/m^3)
La constante dimensional K_1 considera los costos de compra del tubo, de instalación, de
mantenimiento, y de los accesorios requeridos; todos ellos anualizados de acuerdo con la
vida útil del proyecto.
Para tubería de acero n ≈ 1.5 . La potencia que se requiere para el bombeo para el gasto
requerido es Q* ∆P ; y la constante K_2 es el producto de el costo de energía eléctrica
y el tiempo de operación durante un año, y de factores que toman en cuenta la eficiencia
del bombeo y de las pérdidas de presión en accesorios.
Considere que para el análisis económico, el factor de fricción para tubos de acero (nuevo)
f = a / Re^b
donde a = b = 0.16
a) Derive la expresión del costo total por unidad de longitud.
b) Con base en una 'investigación' en internet estime unos valores de K_1 & K_2.
c) Considerando los diámetros comerciales disponibles para tubo de acero, determine
el diámetro óptimo ( en costo ) para el transporte de 50 mil bbd de petróleo crudo
[ con las propiedades descritas en el problema del oleoducto de 1 m ].
Ref.
Peters, M.S., K.D. Timmerhaus, R.E. West (2003), Plant Design and Economics for
Chemical Engineers, 5th ed. McGraw-Hill, N.Y.
Page updated
Google Sites
Report abuse