INFORME_INSTALACION_BOMBA_DE_AGUA_PTG
Páginas: 10 (2445 palabras)
Publicado: 14 de octubre de 2015
INFORME TÉCNICO
ACELERADOR TANDAR
INSTALACIÓN DE UNA BOMBA DE AGUA DE 25 HP PARA REFORZAR EL
SISTEMA DE REFRIGERACIÓN DE LOS EQUIPOS DE LA PLANTA DE GAS DEL
ACELERADOR TANDAR
Ing. Carlos Miguez, Octubre de 2013
Se agradece la colaboración en la realización de los trabajos que se describen en este
informe al Ing. S.Nigro, y a los Sres. G. Ietri y H.Zárate.
La planta de trasvasamiento de gas (PTG)dieléctrico del acelerador Tandar cuenta con dos compresores
de pistón seco de 200 HP de 3 etapas cada uno y dos trenes de bombas tipo ROOT de cuatro etapas para
la transferencia del gas dieléctrico desde los recipientes esféricos al tanque del acelerador y viceversa.
Estos equipos por su potencia son refrigerados por el circuito de agua industrial de refrigeración cuyas
torres de enfriamientoestán ubicadas en la azotea del edificio 41 (taller del Tandar). Este circuito tiene
bombas de agua ubicadas al pié de las torres de enfriamiento que suministran una presión de 3 kg/cm 2 en
el colector de suministro, estando el colector de retorno con una presión de 1,5 kg/cm2, en condiciones
normales de operación. Esta diferencia de presión de 1,5 kg/cm2 entre el suministro y el retorno resultainsuficiente para generar el caudal de agua necesario para la correcta refrigeración de los equipos de la
planta de gas, en particular de los compresores de 200 HP, que reiteradamente salían de servicio por alta
temperatura durante las operaciones de trasvasamiento del gas del acelerador.
Este comportamiento es posible que se deba a que actualmente el gas dieléctrico está compuestomayoritariamente de N2 en lugar del SF6 puro que se utilizaba en los comienzos de la operación del
acelerador y para el cual fue diseñada la planta de gas. Como una aproximación para intentar entender
este problema partimos de la ecuación:
PVγ= cte
(donde γ = Cp/Cv es la relación de capacidades caloríficas a presión contante y
volumen constante),
que relaciona la presión P con el volumen V para una expansiónadiabática cuasi-estática, también
aplicable a una compresión adiabática cuasi-estática en la que el pistón realice trabajo sobre el gas.
Entonces:
P1V1γ = P2V2γ
P2 = P1(V1 /V2)γ
por lo tanto:
Además con la ecuación:
PV/T =cte
P1V1/ T1 = P2V2/ T2
encontramos que:
por tanto operando se llega a:
T2 = T1 (V1/ V2) (γ −1)
si consideramos que la temperatura T1 es típicamente 293 K (20ºC) yque la relación volumétrica
V1/ V2 del pistón de un compresor alcanza una relación de 8 a 1 se obtiene la siguiente tabla para gases
de distintos γ = Cp/Cv:
T1 (ºC)
T1 (K)
V1/V2
GAS
Cp/Cv
T2 (K)
T2 (ºC)
21
294
8
SF6
1,09
355
82
20
293
8
CO2
1,293
539
266
20
293
8
H2
1,384
651
378
20
293
8
O2
1,39
659
386
20
293
8
N2 y AIRE
1,4
673
400
20
293
8
Ne
1,651132
859
20
293
8
Ar
1,66
1156
883
La cual graficada:
Como puede apreciarse, la temperatura final T2 de compresión de los gases aumenta al aumentar la
relación γ = Cp/Cv, por eso el N2 que tiene un γ = 1,403 (T2N2 = 400 ºC) eleva mucho más su
temperatura durante la misma compresión que el SF 6 con un γ = 1,09 (T2SF6 = 82 ºC). Por lo tanto al tener
almacenada una mezcla de gases deaproximadamente 90% de N2 y 10% de SF6 la temperatura final
luego de la compresión de la mezcla será necesariamente más alta y cercana a la del N2 que si fuera SF6
puro.
Para resolver el problema, la solución es aumentar la capacidad de refrigeración de los compresores. Esto
se puede lograr bajando la temperatura del refrigerante (agua), lo cual nos resulta sumamente complicado,
o bien se puedeaumentar el caudal del agua de refrigeración. Para esto último sólo se necesita intercalar
en el circuito de agua de refrigeración una bomba centrífuga a modo de “Booster” que aumente la presión
y el caudal.
Considerando el sistema y los pocos datos que se tenían con respecto a los parámetros de presiones,
caudales y pérdidas de carga se seleccionó una bomba centrífuga monoblock marca KSB (Compañía...
ACELERADOR TANDAR
INSTALACIÓN DE UNA BOMBA DE AGUA DE 25 HP PARA REFORZAR EL
SISTEMA DE REFRIGERACIÓN DE LOS EQUIPOS DE LA PLANTA DE GAS DEL
ACELERADOR TANDAR
Ing. Carlos Miguez, Octubre de 2013
Se agradece la colaboración en la realización de los trabajos que se describen en este
informe al Ing. S.Nigro, y a los Sres. G. Ietri y H.Zárate.
La planta de trasvasamiento de gas (PTG)dieléctrico del acelerador Tandar cuenta con dos compresores
de pistón seco de 200 HP de 3 etapas cada uno y dos trenes de bombas tipo ROOT de cuatro etapas para
la transferencia del gas dieléctrico desde los recipientes esféricos al tanque del acelerador y viceversa.
Estos equipos por su potencia son refrigerados por el circuito de agua industrial de refrigeración cuyas
torres de enfriamientoestán ubicadas en la azotea del edificio 41 (taller del Tandar). Este circuito tiene
bombas de agua ubicadas al pié de las torres de enfriamiento que suministran una presión de 3 kg/cm 2 en
el colector de suministro, estando el colector de retorno con una presión de 1,5 kg/cm2, en condiciones
normales de operación. Esta diferencia de presión de 1,5 kg/cm2 entre el suministro y el retorno resultainsuficiente para generar el caudal de agua necesario para la correcta refrigeración de los equipos de la
planta de gas, en particular de los compresores de 200 HP, que reiteradamente salían de servicio por alta
temperatura durante las operaciones de trasvasamiento del gas del acelerador.
Este comportamiento es posible que se deba a que actualmente el gas dieléctrico está compuestomayoritariamente de N2 en lugar del SF6 puro que se utilizaba en los comienzos de la operación del
acelerador y para el cual fue diseñada la planta de gas. Como una aproximación para intentar entender
este problema partimos de la ecuación:
PVγ= cte
(donde γ = Cp/Cv es la relación de capacidades caloríficas a presión contante y
volumen constante),
que relaciona la presión P con el volumen V para una expansiónadiabática cuasi-estática, también
aplicable a una compresión adiabática cuasi-estática en la que el pistón realice trabajo sobre el gas.
Entonces:
P1V1γ = P2V2γ
P2 = P1(V1 /V2)γ
por lo tanto:
Además con la ecuación:
PV/T =cte
P1V1/ T1 = P2V2/ T2
encontramos que:
por tanto operando se llega a:
T2 = T1 (V1/ V2) (γ −1)
si consideramos que la temperatura T1 es típicamente 293 K (20ºC) yque la relación volumétrica
V1/ V2 del pistón de un compresor alcanza una relación de 8 a 1 se obtiene la siguiente tabla para gases
de distintos γ = Cp/Cv:
T1 (ºC)
T1 (K)
V1/V2
GAS
Cp/Cv
T2 (K)
T2 (ºC)
21
294
8
SF6
1,09
355
82
20
293
8
CO2
1,293
539
266
20
293
8
H2
1,384
651
378
20
293
8
O2
1,39
659
386
20
293
8
N2 y AIRE
1,4
673
400
20
293
8
Ne
1,651132
859
20
293
8
Ar
1,66
1156
883
La cual graficada:
Como puede apreciarse, la temperatura final T2 de compresión de los gases aumenta al aumentar la
relación γ = Cp/Cv, por eso el N2 que tiene un γ = 1,403 (T2N2 = 400 ºC) eleva mucho más su
temperatura durante la misma compresión que el SF 6 con un γ = 1,09 (T2SF6 = 82 ºC). Por lo tanto al tener
almacenada una mezcla de gases deaproximadamente 90% de N2 y 10% de SF6 la temperatura final
luego de la compresión de la mezcla será necesariamente más alta y cercana a la del N2 que si fuera SF6
puro.
Para resolver el problema, la solución es aumentar la capacidad de refrigeración de los compresores. Esto
se puede lograr bajando la temperatura del refrigerante (agua), lo cual nos resulta sumamente complicado,
o bien se puedeaumentar el caudal del agua de refrigeración. Para esto último sólo se necesita intercalar
en el circuito de agua de refrigeración una bomba centrífuga a modo de “Booster” que aumente la presión
y el caudal.
Considerando el sistema y los pocos datos que se tenían con respecto a los parámetros de presiones,
caudales y pérdidas de carga se seleccionó una bomba centrífuga monoblock marca KSB (Compañía...
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