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SOFTWARE PARA ELSOFTWARE PARA EL MODELAMIENTO Y MODELAMIENTO Y ANÁLISIS DE REDES Y SISTEMAS DE ANÁLISIS DE REDES Y SISTEMAS DE
TUBERÍAS CON TUBERÍAS CON FLUJO INCOMPRESIBLEFLUJO INCOMPRESIBLE
AFT FATHOMAFT FATHOM
TUBERÍAS CON TUBERÍAS CON FLUJO INCOMPRESIBLEFLUJO INCOMPRESIBLE26 de octubre de 2011
¿POR QUE?¿POR QUE?
• El software fue adquirido desde febrero de 2010 con el finde ser usado en el proyecto NOSS de Cerromatoso,específicamente en Cooling Water System (CWS).
• Permitió comparar los resultados obtenidos mediante la
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• Permitió comparar los resultados obtenidos mediante lahoja de calculo de perdidas de carga en tuberías, asícomo los valores de presión para la selección de lasbombas del sistema, donde se obtuvieron diferencias nomayores a 2-3%.
• Finalmente, una de las mayores ventajas obtenidas sepresentan en el balanceo del sistema, ya que permite demanera grafica conocer las condiciones de presión encada nodo de interés, y de esta manera saber si se tienela presión necesaria en cada punto para lograr la
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distribución de flujo deseada .
1. CARACTERISTICAS2. COMPONENTES QUE MODELA3. SECTORES DE APLICACIÓN4. QUIENES LO USAN5. MÉTODO DE SOLUCION
CONTENIDOCONTENIDO
5. MÉTODO DE SOLUCION6. QUE SE PUEDE Y QUE NO7. SOBRE EL MANEJO DEL PROGRAMA8. REFERENCIAS
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• Proporciona un análisis completo en sistemas de tuberíascon flujo incompresible combinado con facilidad de uso.
• Va más allá del análisis tradicional de flujo de la tubería,con capacidades de análisis térmico, incluyendo la
1. CARACTERISTICAS1. CARACTERISTICAS
con capacidades de análisis térmico, incluyendo latransferencia de calor en la tubería, el modelado deintercambiadores de calor y diversas propiedades de losfluidos.
• Calcula pérdidas de carga, distribución de flujos ybalances de energía en redes de tuberías.
5VOLVER A CONTENIDO
• Se pueden modelar circuitos abiertos y cerrados, apresión y/o por gravedad.
• Puede modelar fluidos con propiedades variables oconstantes . Fluidos newtonianos y no newtonianos .
1. CARACTERISTICAS1. CARACTERISTICAS
constantes . Fluidos newtonianos y no newtonianos .
• Incluye una biblioteca de materiales de tuberías,accesorios y fluidos, además de variables configurablescomo lo son las bombas y válvulas de control.
• Los resultados se pueden presentar en forma de tablas ovisualmente con los valores obtenidos de los parámetros.
6VOLVER A CONTENIDO
• Ramificaciones sin limitación de número de nodos.
• Se pueden definir condiciones de contorno por presión ocaudal conocidos.
2. COMPONENTES QUE MODELA2. COMPONENTES QUE MODELA
• Bombas:- Con velocidad variable.- La curva característica puede obtenerse por
interpolación polinómica o lineal.- Realiza correcciones por viscosidad.- Puede definir bombas en paralelo o en serie.
7VOLVER A CONTENIDO
• Modela gran variedad de válvulas: válvulas de control,válvulas de seguridad, válvulas de compuerta, deguillotina, tres vías, entre otras.
• Componentes y accesorios cuyas curvas característicassiguen una expresión polinómica, como aspersores y
2. COMPONENTES QUE MODELA2. COMPONENTES QUE MODELA
siguen una expresión polinómica, como aspersores yorificios, entre otros.
• Intercambiadores de calor, pérdidas de carga ytransferencia de calor.
• Permite evaluar las pérdidas energéticas portransferencia de calor. Puede definirse el aislamiento delas tuberías. 8VOLVER A
CONTENIDO
AFT Fathom puede ser aplicado en casi cualquier ind ustria que se pueda imaginar, como:
•Generación de energía•Química y petroquímica
•Procesamiento de celulosa y papel
3. SECTORES Y APLICACIONES3. SECTORES Y APLICACIONES
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•Química y petroquímica•Petróleo y distribución de productos refinados
•Automotriz•Aeroespacial•Refrigeración•Semiconductores y la microelectrónica
papel•Extinción de incendios•Distribución de agua municipal•Tratamiento de aguas residuales
•Sistemas de apoyo a la minería
VOLVER A CONTENIDO
Alcoa
Arco Exploration
Bayer Corp.
Beca Carter Hollings and
Farmer
BHP Billiton
BOC Edwards
Boeing Company
CH2M Hill
Hatch Associates Ltd.
Hyundai Engineering
Hyundai Oilbank
IB Gromgach & Cie SA
IBM
Jacobs Engineering Group
Lockheed Martin Corp.
Praxair
Sargent & Lundy
Shell Global Solutions (US) Inc.
Siemens AG
Southern Peru Copper
Corporation
Stone & Webster Engineering
Swagelok Company
Syncrude Canada, Ltd
4. EMPRESAS QUE LO USAN4. EMPRESAS QUE LO USAN
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CH2M Hill
Citgo Petroleum Corp.
Colt Engineering
Duke Energy
Eastman Chemical Company
Extincteurs Haas
Exxon Mobil Oil Corp.
Flowserve Corp.
Fluor Corporation
GAZ Transport
General Motors
GlaxoSmithKline
Los Alamos National Laboratory
NASA Ames Research Center
NASDA
National Industrial Gases
Company
National Steel & Shipbuilding Co.
Nevada Power Company
Newport News Shipbuilding
Nuclear Fuel Industries,Ltd.
PDVSA Ingenieria y Proyectos
Syncrude Canada, Ltd
Texas A&M University
Thai Petrochemical
Turbine Air Systems
United Space Alliance
US Army Corps of Engineers
Washington Group InternatIonal
Westinghouse Savannah River
WorleyParsons Energy & Chemical
Group
Xerox Corp.
VOLVER A CONTENIDO
Fuente: http://www.aft.com/about-us/customer-profiles
• El algoritmo de solución, esta diseñado para lograr elbalance de flujo, presión y energía, esta ultima si se usa lacaracterística de transferencia de calor, en una red detubería.
5. MÉTODO DE SOLUCIÓN5. MÉTODO DE SOLUCIÓN
• El programa hace uso de técnicas estándar de solución dematrices (Jeppson 1976). El método conocido como “H-Ecuation”, donde H, la cabeza piezométrica, se resuelvepara cada nodo forzando la continuidad de flujo a cadatubo conectado.Simultáneamente la perdida de presión es actualizadabasada en la información del balance de flujo.
11VOLVER A CONTENIDO
5. MÉTODO DE SOLUCIÓN5. MÉTODO DE SOLUCIÓN
• Finalmente se utiliza la técnica de Newton-Raphson pararefinar cada solución sucesiva al resolver las tresecuaciones:
• Ecuación de conservación de la masa.
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• Ecuación de conservación de la masa.• Ecuación del momento (Bernoulli).• Ecuación de la energía.
VOLVER A CONTENIDO
6. QUE SE PUEDE Y QUE NO6. QUE SE PUEDE Y QUE NO
SE PUEDE NO SE PUEDE
Modelar sistemas de gases, siempre que estos sean sistemas de gases
incompresibles1.Calcular golpe de ariete.
Puede modelar fluidos con propiedades variables o constantes.
Modelar flujos de dos o mas fases.
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propiedades variables o constantes. Fluidos newtonianos y no
newtonianos.
Modelar flujos de dos o mas fases.
Modelar sistemas de rociadores contra incendios.
Modelar flujos que reaccionan químicamente.
Modelar ductos, el software permite ingresar el diámetro hidráulico.
1. Walters, T. W., "Gas-Flow Calculations: Don´t choke", Chemical Engeeniering, ChemicalWeek Associates, Jan 2000, pp 70-76
VOLVER A CONTENIDO
FACIL USOFACIL USO
VOLVER A CONTENIDO
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Permite crear, comparar y analizar diferentes escenarios o configuraciones de un mismo sistema, manteniendo toda la información en un mismo archivo
MULTIPLES ESCENARIOSMULTIPLES ESCENARIOS
15VOLVER A CONTENIDO
BASES DE DATOSBASES DE DATOS
VOLVER A CONTENIDO
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BOMBASBOMBAS
VOLVER A CONTENIDO
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RESULTADOSRESULTADOS
VOLVER A CONTENIDO
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RESULTADOS VISUALESRESULTADOS VISUALES
19VOLVER A CONTENIDO
CURVASCURVAS
20VOLVER A CONTENIDO
1. ANSI/HI Standard 12.1-12.6-2005, Rotodynamic (Cen trifugal) Slurry Pumps, 2005, published by Hydraul ic Institute, 9 Sylvan Way, Parsippany, New Jersey, USA
2. ASME Press, ASME International Steam Tables for I ndustrial Use (CRTD-Vol. 58), published by the Amer ican Society of Mechanical Engineers, Three Park Avenue, New York, NY 10016
3. Crane Co., Flow of Fluids Through Valves, Fitting s, and Pipe, Technical Paper No. 410, Crane Co., Jo liet, IL, 1988.
4. Darby, R., Chemical Engineering Fluid Mechanics, 2n d edition, Marcel Dekker, New York, NY, 2001.
7. REFERENCIAS UTILIZADAS7. REFERENCIAS UTILIZADAS
4. Darby, R., Chemical Engineering Fluid Mechanics, 2n d edition, Marcel Dekker, New York, NY, 2001.
5. Fox, R. W., and A.T. McDonald, Introduction to Fl uid Mechanics, 3rd edition, Wiley & Sons, New York, NY, 1985.
6. Idelchik, I. E., Handbook of Hydraulic Resistance , 3rd edition, CRC Press, Boca Raton, FL, 1994.
7. Incropera, F.P. and D.P. DeWitt, Fundamentals of Heat Transfer, John Wiley & Sons, New York, NY 198 1
8. Ingersoll-Dresser Pumps, Cameron Hydraulic Data, Liberty Corner, NJ, 1995.
9. Ito, H., "Friction factors for pipe flow," Journa l of Basic Engineering, Vol. 81, pp. 123-126, 1959.
10. Jeppson, R. W., Analysis of Flow in Pipe Network s, Ann Arbor Science Publishers, Ann Arbor, MI, 197 6.
21VOLVER A CONTENIDO
11. Lyons, J. L., Lyons' Valve Designers' Handbook, Van Nostrand Reinhold, New York, NY, 1982.
12. Miller, D. S., Internal Flow Systems, 2nd editio n, Gulf Publishing Company, Houston, TX, 1990.
13. NFPA 13, Installation of Sprinkler Systems, 1999 Edition, page 13-139.
14. Pipe Line Rules of Thumb Handbook, Gulf Publishi ng, Houston, TX.
15. TAPPI, Generalized method for determining the pipe f riction loss of flowing pulp suspensions, TAPPI, TI S 0410-14,
77. REFERENCIAS UTILIZADAS. REFERENCIAS UTILIZADAS
15. TAPPI, Generalized method for determining the pipe f riction loss of flowing pulp suspensions, TAPPI, TI S 0410-14, Atlanta, GA, 1988.
16. Walker, C. I., The effect of settling slurries o n pump performance, undated, Warman International.
17. Walters, T.W., "Gas-Flow Calculations: Don't Cho ke", Chemical Engineering, Chemical Week Associates , Jan. 2000, pp. 70-76.
18. White, F. M., Fluid Mechanics, McGraw Hill, New York, NY, 1979.
19. Wilson, K.C., G.R. Addie, A. Sellgren and R. Cli ft, Slurry Transport Using Centrifugal Pumps, 3rd E d., published by Springer, 2006.
20. Wilson, K.C., “Effect of Solids Concentration on Deposit Velocity”, Journal of Pipelines, 5, 1986, pp . 251-257.
21. Zipparro, V. J., and H, Hasen, editors, Davis’ H andbook of Applied Hydraulics, Fourth Edition, McGr aw-Hill. New York, NY, 1993.
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