AFT Análisis de flujo tuberías y selección tamaños

AFT MercuryAFT Arrow

Software para modelado y diseño de redes Software para modelado y diseño de redes líquidos incompresibles

�Diseño de redes de distribución�Simulación de redes existentes�Dimensionamiento equipos (bombas)�Optimización de redes de distribución

AFT Mercury/Arrow

AFT Mercury/Arrow

Secciones programa AFT

Barra de menus y de herramientas

Barra de

Area de Trabajo

Barra de componentes

Estado del modelo Escenario actual

Pasos para realizar una modelación:

1. Definir las unidades de trabajo2. Definir el tipo de fluido a utilizar3. Incorporar los elementos de la red a simular4. Verificar el modelo5. Ejecutar la simulación

AFT Mercury/Arrow

5. Ejecutar la simulación6. Visualizar e interpretar los resultados

1. Definir las unidades de trabajo

En Unit Preferences seleccionar el sistema de unidades (SI) y Apply default Units.

AFT Mercury/Arrow

default Units.Para seleccionar un unidad preferida para un tipo de unidad, seleccionar el tipo de unidad y en la sección derecha seleccionar las unidades que se desean utilizar y hacer clic en “Set as Prefered Unit”

2. Definir el tipo de fluido a utilizar

Insertar desde System Properties el tipo de fluido:1) Seleccionar AFT Estándar2) Seleccionar Water 1 atm3) Clic en Add to model4) Ingresar la temperatura de trabajo5) Calcular las propiedades del fluido

a la temperatura de trabajo

AFT Mercury/Arrow

a la temperatura de trabajo6) Clic en OK

3. Incorporar los elementos de la red a simular

Insertar Tubería

Insertar texto

Insertar Reservorio

Insertar Presión Asignada

Insertar Codo

Selección Multiple

Zoom a la Selección

Insertar Empalme

Insertar Caudal Asignado

Insertar Reducción

AFT Mercury/Arrow

Insertar Válvula

Insertar Válvula de una vía

Insertar Placa de Orificio

Insertar Malla

Insertar Descarga spray

Insertar Bomba Jet

Insertar Componente General

Insertar TEE

Insertar Válvula de Control

Insertar Fin de tubería

Insertar Ventury

Insertar Intercambiador de calor

Insertar Motobomba

Insertar Balance de Volumen

Simular una red de distribución desde el mar hacia las instalaciones:

• Caudal requerido: 50 m³/h• Velocidad sugerida succión: 0.5 a 1.0 m/s• Velocidad sugerida en la impulsión: 1.5 a 2.5 m/s

• ¿qué diámetro de tubería serán necesario utilizar?• ¿Qué tipo de motobomba será necesario seleccionar?

AFT Mercury/Arrow

• Succión a sala de bombas: 150 m de tuberías• Altura sala bombas: 3m SNM• Sala bombas a instalaciones: 100 m de tuberías• Altura instalaciones: 50 m

layout

AFT Mercury/Arrow

Colocar los componentes en el área de trabajo y unirlos mediante tuberías:02 Reservorios01 Bomba02 Tuberías

AFT Mercury/Arrow

Colocar los componentes en el área de trabajo y unirlos mediante tuberías:

AFT Mercury/Arrow

Definir cada uno de los componentes (doble clic a cada componente): Reservorio J1Elevación : 0 m

AFT Mercury/Arrow

Definir cada uno de los componentes: Reservorio J2Elevación: 50 m

AFT Mercury/Arrow

Definir cada uno de los componentes: Bomba J3Elevación: 3 mFlujo Asignado: 50 m³/h

AFT Mercury/Arrow

Definir cada uno de los componentes: Tubería P1Material: PVCDiámetro: 3” SC80Longitud: 150 m

AFT Mercury/Arrow

Definir cada uno de los componentes: Parámetros Opcionales: Aumentar las pérdidas en un 30% como método de

diseño inicial

AFT Mercury/Arrow

Definir cada uno de los componentes: Tubería P2Material: PVCDiámetro: 2 1/2” SC80Longitud: 100 m

AFT Mercury/Arrow

Definir cada uno de los componentes: Parámetros Opcionales: Aumentar las pérdidas en un 30% como método de

diseño inicial

AFT Mercury/Arrow

Realizar el “checklist” para verificar que todo el sistema esté definido

AFT Mercury/Arrow

Proceder a realizar la simulación, esperar a que converja y ver los resultados:

AFT Mercury/Arrow

Resultados: Los resultados se muestran en otras unidades diferentes a las que estamos utilizando. Para cambiar las unidades de alguno de los resultados, hacer clic sobre una de las columnas y seleccionar las unidades deseadas

AFT Mercury/Arrow

Resultados:

AFT Mercury/Arrow

Resultados: Vemos que se cumple el flujo requerido, pero las velocidades en las tuberías son demasiado altas, por lo tanto la tubería P1 se aumentará a 5 “ y la Tubería P2 se aumentará a 3 ½” y se evaluará nuevamente el diseño

AFT Mercury/Arrow

Los cambios en los componentes de nuestro diseño se pueden hacer directamente en la planilla “Model Data”, que nos muestra un listado con los componentes y sus valores.

AFT Mercury/Arrow

Los resultados de esta modificación son:

AFT Mercury/Arrow

Se puede obtener una vista de los componentes y sus resultados utilizando la vista “Visual Report”: Inicialmente mostrará una vista sin nada

AFT Mercury/Arrow

Para mostrar el modelo y sus resultados, ir a visual report control y seleccionar los resultados que deseamos que aparezcan en los empalmes y tuberías

AFT Mercury/Arrow

De esta manera el programa nos mostrará los resultados en forma visual

AFT Mercury/Arrow

Optimización de un sistema de tuberías.

A pesar de que es posible realizar simulaciones y cambios en los diámetros de las tuberías en forma manual para cumplir con las restricciones de velocidad, es posible utilizar el sistema de optimización del programa que nos permitirá obtener los diámetros de tubería óptimos para la red que estamos diseñando.

En el caso de nuestro modelo, se comenzará con un diámetro de tubería de 3” en ambas tuberías y se optimizará de acuerdo a las siguientes restricciones:

AFT Mercury/Arrow

restricciones:

Velocidad de Succión: 0,5 a 1 m/sVelocidad de impulsión: 1,5 a 2,5 m/s

De esta manera, el programa buscará aquellas tuberías que cumplen con las restricciones anteriores y minimizando el costo de las tuberías

Para comenzar la optimización:-Ir al menú Optimización� Pipe prámetersClic en Create set y dar un nombre al set que se va a crear (ej. Tuberías PVC)

AFT Mercury/Arrow

Para comenzar la optimización:-Ir al menú Optimización� Pipe prámeters-Clic en Create set y dar un nombre al set que se va a crear (ej. Tuberías

PVC)- Una vez creado el set, proceder a seleccionar los diámetros de tubería (clic

en “select pipe sizes” y seleccionar tamaños de PVC SH 80 desde 1” hasta 10”) y clic en OK

AFT Mercury/Arrow

El programa nos muestra el set seleccionado y los diámetros ingresados

AFT Mercury/Arrow

El programa nos muestra el set seleccionado y los diámetros ingresados- Ahora procedemos hacer clic en la ficha “Constrain set” y procedemos a

hacer clic en “Create set”

AFT Mercury/Arrow

Le damos el nombre a la primera restricción de “VelocidadSuccion” y clic en OK

AFT Mercury/Arrow

Luego navegar hasta Velocity maximun y minimum y colocar los valores de velocidad máxima y mínima permitida en la succión

AFT Mercury/Arrow

Creamos otro set y le damos el nombre de “VelocidadImpulsion” y clic en OK.

AFT Mercury/Arrow

E ingresamos valores de velocidad máximas y mínimas permitida en la impulsión

AFT Mercury/Arrow

Una vez realizada esta tarea, el diagrama nos mostrará que P1 y P2 no están definidas

AFT Mercury/Arrow

Se debe informa al programa cuáles tuberías se desean dimensionar y optimizar: Para ello se le hace doble clic sobre cada tubería, se selecciona la ficha “Optimizatión”, se selecciona la opción “Optimize” junto con las restricciones de velocidad

AFT Mercury/Arrow

Datos optimización Tubería 2:

AFT Mercury/Arrow

Finalmente, procedemos a definir el sistema de optimización en Analysis�Optimizacion Control y seleccionaremos una optimización continua (nos entregará un valor tubería que no necesariamente existe, pero el cálculo es más rápido):

También como una restricción adicional para minimizar los costos es seleccionar las tuberías con el menor peso (minimize�Pipe weight)

AFT Mercury/Arrow

Ejecutar la simulación:

AFT Mercury/Arrow

Debido a que utilizamos una simulación continua, el programa nos entregalos valores óptimos de diámetro de tubería, sin embargo, éstosdiámetros no se encontrarán comercialmente:

Siendo el diámetro óptimo de la succión de 5,235” y el de la impulsión de3,312”. Por lo tanto se deberán seleccionar aquellos diámetroscomerciales que más se aproximen a estas medidas

AFT Mercury/Arrow

Si deseamos que la optimización utilice las medidas de las tuberías,debemos realizar una optimización discreta:

AFT Mercury/Arrow

Lo que nos dará como resultado:

AFT Mercury/Arrow

Con los diámetros de 6” para la succión y de 4 “ para la impulsión:

AFT Mercury/Arrow

Cumpliendo con las restricciones de velocidad y siempre seleccionando eldiámetro menor posible ya que se trata de minimizar el peso de lastuberías:

AFT Mercury/Arrow