Universidad Nacional Experimental del Táchira

Universidad Nacional Experimental del Táchira
Vicerrectorado Académico
Decanato de Docencia
Departamento de Ingeniería Mecánica
Trabajo de Aplicación Profesional
Pasantías Industriales
Diseño y Selección del Sistema Hidroneumático de Agua Potable en el
Complejo Petroquímico José Antonio Anzoátegui [01/10/2008 al 27/02/2009]
Autor: Villasmil Briceño, Orlando José
Cedula de Identidad: 16.065.124
Correo: [email protected]
Teléfono: 0414-7134351/ 0416-6022798
Tutor: Uribe, Alejandro
Correo: [email protected]
San Cristóbal, Abril 2009
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Universidad Nacional Experimental del Táchira
Vicerrectorado Académico
Decanato de Docencia
Departamento de Ingeniería Mecánica
Trabajo de Aplicación Profesional
Diseño y Selección del Sistema Hidroneumático de Agua Potable en el Complejo
Petroquímico José Antonio Anzoátegui
Autor: Villasmil Briceño, Orlando José
Tutor: Uribe, Alejandro
San Cristóbal, Abril 2009
RESUMEN
La investigación desarrollada en la empresa PEQUIVEN S.A. En el
complejo Petroquímico José Antonio Anzoátegui, posee una modalidad de
proyecto factible, orientada hacia una investigación de campo y documental bajo
un nivel experimental y de tipo descriptivo. Actualmente el complejo posee un
sistema hidroneumático que no satisface las exigencias requeridas de caudal y
presión en las tomas de agua potable, debido a la alta demanda de las empresas
mixtas y las futuras ampliaciones que se están ejecutando. Buscando mejorar e
identificar las áreas críticas, se realiza un estudio para el cálculo de la demanda
actual y futura de la empresa. Bajo esta premisa y con el objetivo principal de
lograr el suministro de agua potable; surge la necesidad de iniciar e implementar
un nuevo diseño y selección de un sistema hidroneumático que garantice en todo
momento el caudal y la presión necesaria, dando nacimiento a un proyecto general
en busca del mejoramiento de la planta. Con el estudio realizado se concluye que
el nuevo sistema debe estar conformado por un recipiente presurizado con
sistemas de control y presión, dos bombas de agua potable, un compresor, un
tablero de control y la red de tuberías que garantizarán el óptimo desempeño
Palabras Claves: Sistema Hidroneumático, Recipiente a Presión, Dotación,
Caudal, Tubería.
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DEDICATORIA
A Dios que me brindo fuerzas y ánimo para culminar una etapa importante
en mi vida.
A mis padres Gisela Briceño y Orlando Villasmil, las personas más
importantes, que me brindaron y brindarán durante toda mi vida su apoyo
incondicional y amor sobre todas las cosas. Esta meta no la habría culminado sin
su sabiduría. Gracias por todo, los quiero mucho.
A mis hermanos Deyanira, Luis David, Darine por estar presente en las
circunstancias difíciles y de alegría que me enseñaron a crecer como ser humano,
los quiero mucho.
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AGRADECIMIENTOS
A mis padres Orlando y Gisela, por sus sacrificios, buenos consejos en los
momentos más oportuno y apoyo incondicional en mis decisiones, manteniéndose
como una guía durante toda mi vida.
A mis hermanos que a pesar de estar tan lejos me apoyaron en todo
momento.
A mis abuelas Tomasa (tata) y Lucila, que a pesar de estar tan lejos me
apoyaron con sus oraciones y sus mejores deseos.
A mis tíos y primos por estar presente en cada momento que los necesite.
A katiuska Marcano, Jonathan Montilla y Valentina por brindarme su
apoyo y haberme recibido en su hogar haciéndome sentir como en mi propia casa.
A Sra. Iris Valera, el Sr Adolfo Carrillo y el Ing. José Villalba por haberme
ayudado en conseguir las pasantías en la empresa Pequiven S.A.
La experiencia de haber realizado las pasantías fuera de la ciudad de San
Cristóbal, me permitió independizarme, involucrarme más con mi carrera, gracias
al formar parte de una empresa con tanta trayectoria como Pequiven S.A. Y sus
empleados, los cuales me brindaron la oportunidad de adquirir y reforzar mis
conocimientos.
Gracias al tutor externo, Ing. Marcos Díaz, quien me brindo la oportunidad
de contribuir en los proyectos, demostrando confianza y respeto
A todo el personal de Pequiven S.A. en especial a mis compañeros de
trabajo María Verónica, Pedro Mago, Cesar Rivas, Escarlet Suarez, María
Andarcia, Jonathan, Alexander, Santiago, Luis Betancourt, Jesús, Luis, por
haberme brindado su plena colaboración y amistad en todo momento.
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A mi tutor académico Ing. Alejandro Uribe, por haberme apoyado y
asesorado en la realización del Trabajo de Aplicación Profesional.
A todos mis compañeros de la universidad que formaron parte de mi
crecimiento profesional y personal en especial a Endrith, Argimiro, Campo Elías,
Alejandro, Karva, Freddy, Ángela Fortoul, María Alejandra, Isabel.
A la Universidad Nacional Experimental del Táchira (UNET) por darme
los conocimientos y herramientas básicos para comenzar mí desarrollo
profesional.
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INDICE GENERAL
INDICE DE TABLAS……………………………………………………………
INDICE DE FIGURAS…………………………………………………………..
INDICE DE ECUACIONES……………………………………………………..
INDICE DE ANEXOS…………………………………………………………...
CAPITULO I: INTRODUCCION……………………………………………….
1.1 Identificación de la empresa…………………………………………………..
1.1.1 Reseña histórica……………………………………………………………
1.1.2 Complejo petroquímico José………………………………………………
1.2 Ubicación geográfica de la empresa…………………………………………...
1.3 Perfil corporativo………………………………………………………………
1.3.1 Visión………………………………………………………………………
1.3.2 Misión……………………………………………………………………...
1.3.3 Política……………………………………………………………………..
1.3.4 Valores……………………………………………………………………..
1.4 Organigrama de la empresa…………………………………………………….
1.5 Área de trabajo…………………………………………………………………
1.5.1 Unidad organizacional de trabajo………………………………………….
1.6 Identificación del problema……………………………………………………
1.7 Objetivo general……………………………………………………………….
1.8 Objetivo especifico……………………………………………………………
1.9 Justificación……………………………………………………………………
1.10 Importancia…………………………………………………………………..
1.11 Alcance……………………………………………………………………….
CAPITULO II: MARCO TEORICO……………………………………………..
2.1 Antecedentes………………………………………………………………….
2.2 Investigaciones y estudios preliminares……………………………………….
2.2.1 Estudios demográficos…………………………………………………….
2.2.2 Estudio topográfico……………………………………………………….
2.2.3 Estudios misceláneos………………………………………………………
2.2.4 Estudios de obras existentes y servicios públicos…………………………
2.3 Periodos de diseño……………………………………………………………
2.4 Usos del agua…………………………………………………………………
2.4.1 Uso industrial……………………………………………………………..
2.4.2 Consumo de agua…………………………………………………………
2.4.3 Principales sistemas de abastecimiento de agua potable………………….
2.5 Conceptos fundamentales de ingeniería hidráulica……………………………
2.5.1 Definición de fluido……………………………………………………….
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INDICE GENERAL
2.5.2 Propiedades de los fluidos………………………………………………..
2.6 Demanda de agua……………………………………………………………
2.6.1 Calculo de la demanda de agua………………………………………….
2.6.2 Método para aplicación del cálculo de la demanda…………………….
2.6.3 Caudal…………………………………………………………………...
2.6.4 Dotación…………………………………………………………………
2.6.5 Variaciones periódicas de los consumos………………………………...
2.7 Ecuación general de la energía………………………………………………
2.7.1 Teorema de bernoulli…………………………………………………….
2.7.2 Tipos de fluidos…………………………………………………………
2.7.3 Numero de Reynolds……………………………………………………
2.7.4 Diagrama de Moody…………………………………………………….
2.7.5 Perdidas de carga en tubería…………………………………………….
2.8 Red de distribución………………………………………………………….
2.8.1 Trazado de la red………………………………………………………..
2.8.2 Tipos de redes…………………………………………………………..
2.8.3 Piezas de un sistema de abastecimiento de agua potable………………
2.8.4 Presiones y diámetro normalizados……………………………………..
2.9 Sistema hidroneumático industrial………………………………………….
2.9.1 Principio de funcionamiento……………………………………………
2.9.2 Componentes del sistema hidroneumático……………………………..
2.9.3 Ciclos de bombeo……………………………………………………….
2.9.4 Presiones de operación del sistema hidroneumático……………………
2.9.5 Dimensionamiento de las bombas y motores…………………………..
2.9.6 Dimensionamiento del tanque a presión………………………………..
2.9.7 Calculo del compresor………………………………………………….
2.9.8 Software Fluid Flow (simulación)………………………………………
CAPITULO III: MARCO METODOLOGICO………………………………..
3.1 Metodología utilizada……………………………………………………….
3.1.1 Investigación documental……………………………………………….
3.1.2 Investigación de campo………………………………………………….
3.2 Tipo de investigación………………………………………………………..
3.3 Técnicas de recolección de datos……………………………………………
3.3.1 Fuentes primarias…………………………………………………………
3.3.2 Fuentes secundarias………………………………………………………
3.4 Procedimiento de la investigación……………………………………………
3.5 Cronograma de Actividades…………………………………………………
CAPITULO IV: DESARROLLO DEL TRABAJO…………………………….
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INDICE GENERAL
4.1 Levantamiento del sistema hidroneumático de agua potable y red de tubería
actual……………………………………………………………………………
4.1.1 La red de tubería………………………………………………………..
4.2 Evaluación de la demanda actual y futura del complejo……………………
4.2.1 Estimación de dotación…………………………………………………
4.3 Parámetros de diseño……………………………………………………….
4.3.1 Propiedades del agua……………………………………………………
4.3.2 Levantamiento topográfico……………………………………………..
4.3.3 Determinación de la presión……………………………………………
4.4 Consideraciones de diseño de la red……………………………………….
4.4.1 Tubería de impulsión……………………………………………………
4.4.2 Red de distribución……………………………………………………..
4.5 Software Fluid Flow………………………………………………………..
4.6 Calculo de la carga o altura dinámica (A.D.T.)…………………………….
4.7 Presiones de operación del sistema hidroneumático……………………….
4.7.1 Presión mínima………………………………………………………….
4.7.2 Presión diferencial y máxima……………………………………………
4.7.3 La presión máxima………………………………………………………
4.8 Dimensionamiento y selección de las bombas y motores………………….
4.8.1 Calculo teórico de la potencia de la bomba y el motor…………………
4.8.2 Especificaciones del motor eléctrico…………………………………....
4.9 Dimensionamiento del tanque a presión…………………………………...
4.9.1 Determinación del tipo de ciclo de bombeo……………………………
4.9.2 Calculo del volumen útil del tanque (Vu)………………………………
4.9.3 Calculo del porcentaje del volumen útil (% Vu)……………………….
4.9.4 Calculo del volumen del tanque a presión………………………………
4.9.5 Presiones y Temperatura de diseño…………………………………….
4.9.6 Calculo del espesor del cilindro………………………………………..
4.9.7 Calculo de la lamina de la tapa………………………………………...
4.9.8 Calibración de la válvula de seguridad………………………………...
4.9.9 Soportes del recipiente………………………………………………….
4.9.10 Especificaciones del tanque de presión……………………………….
4.10 Dimensionamiento del compresor………………………………………..
4.10.1 Calculo de la capacidad del compresor (CFM)……………………….
4.11 Funcionamiento del equipo hidroneumático……………………………..
4.12 Paquete Hidroneumático…………………………………………………
4.13 Informe de Asistencia Técnica: Pernos de Anclaje Soporte de
Mantenimiento Brazos de Carga………………………………………………
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104
INDICE GENERAL
4.14 Cálculo Estructural para la Escalera Marina Propuesta…………………….
CONCLUSIONES………………………………………………………………
RECOMENDACIONES………………………………………………………..
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS………………………………………….
Anexos…………………………………………………………………………..
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INDICE DE TABLAS
2.1 Gaceta oficial # 4.044………………………………………………………..
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2.2 Calculo del consumo máximo diario (Qmd) y consumo máximo horario
(Qmh)……………………………………………………………………………
2.3 Valor del coeficiente C hazen - william……………………………………..
2.4 Coeficiente de resistencia por fricción………………………………………
2.5 Presiones mínimas en las tuberías de la red…………………………………
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2.6 Diámetros de las tuberías de impulsión de las bombas……………………...
4.1 Característica de las Bombas………………………………………………..
4.2 Característica de los Motores………………………………………………..
4.3 Característica del Tanque a presión (horizontal)……………………………
4.4 Característica del Compresor……………………………………………….
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4.5 Característica del Tablero automático de control…………….…………….
4.6 Reporte de Consumo Mínimo………………………………………………
4.7 Reporte de Consumo Máximo………………………………………………
4.8 Reporte de Consumo Promedio…………………………………………….
4.9 Medición de Flujo en Horas Pico…………………………………………..
4.10 Personal Administrativo y Obrero………………………………………..
4.11 Agua Potable Complejo (Actual Teórico)………………………………...
4.12 Agua Potable Complejo (Actual y futuro)………………………………..
4.13 Diferentes consumo de agua potable……………………………………..
4.14 Propiedades del Agua…………………………………………………….
4.15 Propiedades de la red……………………………………………………..
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4.16 Reporte de resultados de los nodos y accesorios que conforman la
red………………………………………………………………………………
4.17 Reporte de perdidas por accesorios………………………………………..
4.18 Reporte de resultados por tramo de tubería……………………………….
4.19 Reporte de comportamiento de tramos de tubería…………………………
4.20 Altura dinámica……………………………………………………………
4.21 Esfuerzo Admisible del Material…………………………………………..
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4.22 Eficiencia de Soldadura……………………………………………………
INDICE DE TABLAS
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4.23 Soporte del recipiente……………………………………………………..
4.24 Especificaciones del tanque a presión…………………………………….
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INDICE DE FIGURAS
1.1 Complejo José Antonio Anzoátegui………………………………………..
1.2 Ubicación geográfica……………………………………………………….
1.3 Organigrama General de la Empresa………………………………………
1.4 Estructura General de Gerencia Técnica…………………………………..
2.1 Diagrama de moody……………………………………………………….
4.1 Red de distribución de agua potable……………………………………….
4.2 Curvas de bombas………………………………………………………….
4.3 Curva de desempeño……………………………………………………….
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INDICE DE ECUACIONES
2.1 Presión absoluta……………………………………………………………
2.2 Caudal……………………………………………………………………...
2.3 Consumo Máximo Diario (Qmd)………………………………………….
2.4 Consumo Máximo Horario (Qmh)………………………………………...
2.5 Ecuación general de la energía…………………………………………….
2.6 Ecuación de bernoulli………………………………………………………
2.7 Ecuación de Reynolds……………………………………………………..
2.8 Velocidad………………………………………………………………….
2.9 Formula de Darcy Weisbach………………………………………………
2.10 Formula de Hazen William………………………………………………
2.11 Perdidas menores…………………………………………………………
2.12 Redes abiertas o ramificadas………………………..................................
2.13 Presión mínima…………………………………………………………..
2.14 Potencia de la bomba…………………………………………………….
2.15 Potencia del motor eléctrico (monofásico)………………………………
2.16 Potencia del motor eléctrico (trifásico)………………………………….
2.17 Determinacion del ciclo de bombeo……………………………………..
2.18 Calculo del porcentaje del volumen útil…………………………………
2.19 Calculo del volumen del tanque………………………………………….
2.20 Presión interna de un recipiente a presión……………………………….
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2.21 Presión interna de las tapas toriesferica………………………………….
INDICE DE ANEXOS
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Anexos A………………………………………………………………………
Anexos B………………………………………………………………………
Anexos C………………………………………………………………………
Anexos D………………………………………………………………………
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