Practica 9 Mesa Hidrodinamica
- 1. INSTITUTO TECNOLÓGICO DE MEXICALI ING. QUÍMICA LABORATORIO INTEGRAL I NORMAN EDILBERTO RIVERA PAZOS PRÁCTICA No. ___ CAIDA DE PRESION EN TUBERIAS Y ACCESORIOS CARRILLO SANTOYO JUAN ALEJANDRO CRUZ MORENO LUIS JESUS HERNANDEZ VILLASANA DINA PATIÑO AGUIRRE CRUZ ALBERTO 06 DE JUNIO DEL 2014
- 2. INTRODUCCIÓN. La práctica se realizó en el laboratorio de química en un tiempo aproximado de tres sesiones. En estas sesiones se realizaron actividades en las que se utilizó el equipo existente en la mesa hidrodinámica del laboratorio, utilizando sus diversas tuberías y accesorios e interpretando los valores arrojados por el sistema de la mesa. Al finalizar la práctica, el conocimiento adquirido fue el apropiado para el uso de la mesa hidrodinámica de una manera correcta. OBJETIVO. ● Calcular la caída de presión a partir de ecuaciones. Material: -Mesa hidrodinámica -Accesorios para la mesa hidrodinámica -Agua MARCO TEÓRICO Clases de tuberías: ● Tubería de acero y hierro dulce: Se utiliza para altas presiones y temperaturas, generalmente transporta agua, vapor, aceites y gases. Esta tubería se especifican por el diámetro nominal, el cual es siempre menor que el diámetro interior (DI) real de la tubería. De manera general tiene tres clases: “estándar” (Schedule 40), extrafuerte (Schedule 80) y doble extrafuerte. ● Tuberías de hierro fundido: Este tipo de tuberías se instala frecuentemente bajo tierra para transportar agua, gas y aguas negras (drenaje); aunque también se utiliza para conexiones de vapor a baja presión. Los acoplamientos de tuberías de hierro fundido generalmente son del tipo de bridas o del tipo campana y espigo. ● Tuberías sin costura de latón y cobre: Estas se usan extensamente en instalaciones sanitarias debido a sus propiedades anticorrosivas. Tienen el mismo diámetro nominal de las tuberías de acero y hierro, pero el espesor de sus paredes es menor. ● Tuberías de cobre: Se usan en instalaciones sanitarias y de calefacción en donde hay que tener en cuenta la vibración y el desalineamiento como factores de diseño, por ejemplo en diseño automotriz, hidráulico y neumático. ● Tuberías plásticas: Estas tuberías se usan extensamente en industria química debido a su resistencia a la corrosión y a la acción de sustancias químicas. Son flexibles y se instalan muy fácilmente pero no son recomendables para instalaciones en donde haya calor o alta presión. Accesorios: Son las piezas que se usan para unir tramos de tuberías. Su uso puede ser para cambiar de diámetro o de dirección y para unir tramos de tuberías o suministrar
- 3. unión de tuberías en bifurcaciones. Se agrupan en tres clases generales: roscados, soldados y de bridas; aunque también puede agruparse particularmente por su uso, es decir: tuberías de hierro fundido, de cobre y para tubos de plástico. Los accesorios se especifican por el diámetro nominal de la tubería, el nombre del accesorio y el material. Ejemplo una T usa diferentes diámetros de unión por lo que habrá de especificar la apertura de mayor diámetro del ramal principal, seguido por la apertura opuesta y finalmente la salida. ● Accesorios Roscados: Se usan generalmente en instalaciones de tuberías de 2 ½ pulgadas de diámetro, o menos. Se usa un compuesto (aceite y plomo) en las conexiones roscadas como lubricante y para sellar cualquier irregularidad. La rosca normalizada americana es de dos clases: cónica y paralela. ● Accesorios soldados: Se usan cuando las conexiones deben ser permanentes y en líneas de alta presión y temperatura. Otras ventajas sobre los accesorios de bridas o roscados son: las tuberías soldadas son más fáciles de aislar, se pueden colocar más cerca las unas de las otras y pesan menos. Los extremos de la tubería y los accesorios se biselan para poder acomodar la soldadura. Se pueden usar anillos de empalme cuando la tubería soldada se debe desmontar periódicamente. ● Accesorios de bridas: Proporcionan una forma rápida de desarmar tuberías. Las bridas se unen a los extremos de las tuberías por medio de soldadura, rosca o separándolas. Las caras de las bridas se acoplan entonces por medio de pernos, cuyo tamaño y espaciamiento se determina por el tamaño y presión de trabajo de acoplamiento. Válvulas. Las válvulas se usan en sistemas de tuberías para parar o regular el flujo de fluidos y gases. ● Válvula de compuerta: Se usan para controlar el flujo de líquidos. La cuña, o compuerta, se levanta para permitir un flujo completo, sin obstrucciones y se baja para pararlo completamente. Se usan generalmente cuando la válvula es poco frecuente, y no se deben usar para estrangulamiento o control de cierre. ● Válvula de globo: Se usa para controlar el flujo de líquido o gases. En las válvulas de globo se efectúan dos cambios en la dirección del flujo, la cual reduce ligeramente la presión en el sistema. ● Válvulas de retención: Las válvulas de retención permiten el flujo en una dirección pero impiden el flujo en la dirección contraria. Operan por medio de la presión y velocidad del flujo únicamente y no tiene medios externos de operación. ● Caída de presión. Disminución de la presión de un fluido, dentro de un conducto, que tiene lugar cada vez que dicho fluido atraviesa un estrangulamiento o un elemento de utilización.
- 4. Con la expresión «caída de presión» también se entiende la rápida disminución de la presión de un circuito debida a una repentina pérdida. Éste es el caso, por ejemplo, de la rotura de un tubo o de una junta de la instalación de frenado de un vehículo automóvil; la consiguiente caída de presión anula casi completamente la fuerza ejercida por los émbolos sobre las mordazas o sobre las pinzas de los frenos, haciendo inútil cualquier tentativa de frenado. Menos grave para el conductor, pero peligrosa para el motor, es la caída de presión que pueda producirse en el circuito de lubricación a causa de una avería de la bomba de aceite o por la obstrucción de uno de los conductos de lubricación. El automovilista puede darse cuenta de la situación de peligro para el motor consultando el manómetro del aceite: si la toma de presión está situada inmediatamente después de la bomba, el manómetro señala una disminución de presión debida a una avería de la bomba misma; si la toma está al final del circuito, el manómetro indica la disminución de presión debida a una obstrucción en el circuito de lubricación. CÁLCULOS Y RESULTADOS La primera ecuación se utilizó en los cálculos para accesorios y la segunda se utilizó en las diferentes tuberías. hL = f Le D V2 2g ACCESORIOS VALVULA DE RETENCION flujo ∆P A V hL 1 0,000296667 6,8 0,000314159 0,944319329 839,8041161 8,398041161 2 0,000265 5,5 0,000314159 0,843521198 670,0886207 6,700886207 3 0,000233333 4,5 0,000314159 0,742723068 519,5101842 5,195101842 DATOS: D= 0,02 Ft= 0,0256 Le= 150 g= 9,81 TRAMPA DE SEDIMENTOS flujo ∆P A V hL 0,000253333 24,5 0,000314159 0,806385045 1714,680471 17,14680471 media vuelta 0,000265 2,7 0,000314159 0,843521198 1876,248138 18,76248138
- 5. abierta 1/4 más de vuelta 0,000268333 1,2 0,000314159 0,854131528 1923,746212 19,23746212 Le= 420 VÁLVULA DE DIAFRAGMA flujo ∆P A V hL 0,000283333 18,1 0,000314159 0,901878011 1021,349954 10,21349954 media vuelta 0,00028 36,6 0,000314159 0,891267681 997,4595536 9,974595536 1 vuelta 0,000271667 55,5 0,000314159 0,864741857 938,9704818 9,389704818 1 - 1/2 de vuelta 0,000226667 136,8 0,000314159 0,721502409 653,6639705 6,536639705 Le= 200 VALVULA DE BOLA DE RETENCIÓN flujo ∆P A V hL 100% abierto 0,000291667 16,5 0,000314159 0,928403835 811,7346628 8,117346628 8 vueltas - 54% 0,00029 13,6 0,000314159 0,92309867 802,4842008 8,024842008 10 vueltas - 68% 0,000285 8,3 0,000314159 0,907183176 775,0508824 7,750508824 12 vueltas - 81% 0,000266667 1 0,000314159 0,848826363 678,543914 6,78543914 13 vueltas 0,000245 23,5 0,000314159 0,779859221 572,759978 5,72759978 Le= 150 TUBERÍAS GALVANIZADO Flujo ∆P A V h L 0,000291667 16,4 0,000201062 1 , 4 5 0 6 3 0 9 9 2 2 1 , 6 1 1 1 4 3 1 1 0,216111 431
- 6. 0,00026 12,5 0,000201062 1 , 2 9 3 1 3 3 9 1 3 1 7 , 1 7 3 1 8 4 6 1 0,171731 846 0,00023 9,3 0,000201062 1 , 1 4 3 9 2 6 1 5 3 1 3 , 4 3 8 7 7 9 0 8 0,134387 791 PVC Flujo ∆P A V h L 0,000306667 4,9 0,00022698 1 , 3 5 1 0 7 3 1 0 4 1 3 , 4 8 3 0 3 7 8 2 0,134830 378 0,000271667 4,1 0,00022698 1 , 1 9 6 8 7 4 5 4 3 1 0 , 5 8 1 0 1 4 6 4 0,105810 146 0,000238333 3,2 0,00022698 1 8 0,081437
- 7. , 0 5 0 0 1 8 7 7 1 , 1 4 3 7 4 5 2 8 4 453 AUMENTO Flujo ∆P A1 V 1 h L 0,000308333 -6 0,00022698 1 , 3 5 8 4 1 5 8 9 3 0 , 0 0 0 7 7 4 5 4 1 0,000275 -5,4 0,00022698 1 , 2 1 1 5 6 0 1 2 0 , 0 0 0 6 1 6 1 2 5 0,000241667 -4,5 0,00022698 1 , 0 6 4 7 0 4 3 4 8 0 , 0 0 0 4 7 5 8 1 4 A2 V 2
- 8. D2= 0,0284 0,000633471 0 , 4 8 6 7 3 6 5 0 2 0,000633471 0 , 4 3 4 1 1 6 3 4 0,000633471 0 , 3 8 1 4 9 6 1 7 7 Dm= 0,0057 Vm1= 0,435839695 K= 0 , 0 8 Vm2= 0,38872189 Vm3= 0,341604086 Extensión codo curva de 90ª (PVC) Flujo ∆P A V h L 0,000298333 -0,06 0,00022698 1 , 3 1 4 3 1 2 , 7 6 0 0,127602 202
- 9. 5 9 1 6 1 2 2 0 1 9 0,000266667 -0,06 0,00022698 1 , 1 7 4 8 4 6 1 7 7 1 0 , 1 9 5 1 1 3 6 6 0,101951 137 0,000233333 -0,08 0,00022698 1 , 0 2 7 9 9 0 4 0 5 7 , 8 0 5 6 3 3 8 9 7 0,078056 339 D= 0,017 Ft= 0,0256 Extensión codo recto de 90º (PVC) flujo ∆P A V hL 0,000298333 4,7 0,00022698 1,314359161 12,76022019 0,127602202 0,000263333 3,8 0,00022698 1,1601606 9,941828807 0,099418288 0,000233333 2,8 0,00022698 1,027990405 7,805633897 0,078056339 COBRE Flujo ∆P A V hL 0,000303333 10,6 0,000201062 1,508656231 17,30419067 0,173041907 0,000275 8,6 0,000201062 1,367737792 14,22251512 0,142225151 0,000241667 7 0,000201062 1,201951393 10,98359524 0,109835952 D= 0,016 Ft= 0,0248
- 10. REDUCCIÓN Flujo ∆P A1 V1 hL 0,000293333 15,9 0,00022698 0,773795691 0,007612488 0,000253333 12,8 0,00022698 0,895973957 0,010206217 0,000221667 8,8 0,00022698 1,023970237 0,013330569 D2= 0,0136 0,000145267 0,573423333 0,000145267 0,655340952 Dm= 0,0017 Vm1= 0,139283224 Vm2= 0,161275312 Vm3= 0,184314643 DATOS Le= 1 IMÁGENES:
- 12. CONCLUSIONES. Al realizar los cálculos en las diferentes tuberías y accesorios, los valores obtenidos a través de la mesa hidrodinámica y los obtenidos por ecuaciones, en algunos casos, presentan grandes variaciones y otros en cambio se acercan en sus valores finales. FUENTES DE INFORMACIÓN. http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/flujoentuberias/fricci%C3%B3n/da rcy.htm http://www.itescam.edu.mx/principal/sylabus/fpdb/recursos/r27630.DOC