INSTITUTO TECNOLOGICO DE MEXICALI

ING. QUIMICA AMBIENTAL

LABORATORIO INTEGRAL I

DOCENTE: NORMAN EDILBERTO PASOS RIVERA

PRACTICA No. 7

MESA HIDRODINÁMICA

EQUIPO: BROOKFIELD

INTEGRANTES:

CUEVAS LOPEZ MAYRA MARIZA

IBARRA AGUILAR GRECIA

HERNANDEZ MORALES DIANA PAULINA

VILLAFUERTE RUIZ BRENDA MARITZA

TORRES HERNANDEZ IRVING MARCIAL

PUENTE ROBLES JOSHUA ISSAC

SALAZAR DUEÑAS GUSTAVO ENRIQUE

VASQUEZ LOPEZ FRANCISCO ENRIQUE

FAUSTO VEGA LUIS MARTIN

Mexicali Baja California

Introducción:El método más común para transportar fluidos de un punto a otro es impulsarlo a través de un sistema de tuberías. Las tuberías de sección circular son las más frecuentes, ya que esta forma ofrece no sólo mayor resistencia estructural sino también mayor sección transversal para el mismo perímetro exterior que cualquier otra forma.

El manejo de los fluidos en superficie provenientes de un yacimiento de petróleo o gas, requieren de la aplicación de conceptos básicos relacionado con el flujo de fluidos en tuberías en sistemas sencillos y en red de tuberías, el uso de válvulas accesorios y las técnicas necesarias para diseñar y especificar equipos utilizados en operaciones de superficie.

Objetivo:

Determinar las pérdidas por fricción y obtener los datos experimentales como caída de presión (dP) y caudal (Q) en tuberías y accesorios con un fluido líquido (agua).

Objetivo específico:

* Determinar las pérdidas por fricción de forma experimental en tuberías utilizadas.* Comparar los resultados experimentales con los teóricos.* Conocer la caída de presión y el caudal de las tuberías y accesorios utilizados.

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 des alineamiento 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 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.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.

Material y Reactivos:

Agua Mesa hidrodinámica Válvulas Mangueras

Procedimiento1 -Comenzaremos con llenar el tanque con agua, destapando con cuidado, el cual este se ubica debajo de la mesa es una caja de color verde moco.

2 -Luego conectar las mangueras grandes que van de extremo a extremo en cada tubo, aquí enchufamos el equipo, el cual tuvimos un problema ya que creíamos que tenía un falso contacto y tenía el freno de emergencia activado.

3-Luego te de que arreglamos el problema conectamos las mangueras más pequeñas a los orificios del tubo de acero galvanizado, este cuenta con dos orificios, la manguera de aguas arriba va en la primera boquilla de arriba hacia debajo de las llaves y el de aguas abajo que es la última boquilla del tubo de acero galvanizado va en la boquilla de abajo que esta a su vez es controlada por la llave de abajo

4-Después de esto abriremos la válvula naranja que está a un lado de la bomba que controla el flujo de agua, la vamos a abrir, después de abrir esta válvula, aquí ya podremos comenzar con el purgado (extraer el aire de las mangueras pequeñas) para esto encenderemos la bomba para que empuje el agua por el tubo que por este flujo extraerá el aire de las mangueras pequeñas.

5-Luego de encenderla abriremos las llaves donde están puestas las mangueras pequeñas, cuando veamos que ya no hay burbujas de aire cerraremos las llaves donde están puestas las mangueras pequeñas y apagaremos la bomba que empuja el agua hacia el tubo, e inmediatamente cerraremos la válvula naranja y aquí el panel digital nos mostrare datos, el cual tenemos que calibrar nosotros hasta llegar a 0, desde aquí comenzamos a tomar la temperatura que es de 26°C. Cabe mencionar que tuvimos mucho cuidado poniendo recipientes o pedazos de papel debajo de las conexiones entre tubos y mangueras, ya que suele tirar un poco de agua.

6-Desconectaremos las mangueras pequeñas de las llaves.

7-Después iniciaremos con las pruebas, comenzaremos como lo hicimos inicialmente pero abriremos las llaves donde van puestas las mangueras pequeñas, después de que el agua pase por el tubo, ya abiertas las llaves de las mangueras pequeñas, el panel digital nos arrogara unas lecturas, la primera pantalla digital flujo volumétrico (Caudal) y la segunda pantalla digital nos mostrara la caída de presión(mbar), esto lo repetiremos 5 veces, para tomar 5 datos.8- Ya tomadas los 5 datos, cambiaremos de tubo, el siguiente será el cobre el cual es el mismo procedimiento que el primero pero lo único que cambiara es el material del tubo, aquí no tuvimos ningún problema.

9-Cambiaremos en el PVC con el mismo procedimiento con el acero galvanizado, aquí tuvimos un problema, un error en las mangueras pequeñas que fueron puestas al revés en las llaves.

“perdida de fricción en los accesorios, formula”

10- Seguimos con un tubo de PVC pero con un accesorio, un reductor. Nomás que la única diferencia con este es que son 3 boquillas.

11-Aquí tomaremos diferentes lecturas 5, una boquilla está ubicada en el reductor y otra boquilla está ubicada en un tubo de diámetro más chico, el cual haremos 5 pruebas en la boquilla del reductor y haremos una prueba en el tubo pequeño, el cual suponemos que nos arrojara datos muy diferentes, tuvimos un problema en confundir los tubos, no hubo daños colaterales, solucionamos el problema lo más pronto poniéndonos de acuerdo y aclarando dudas entre el equipo.Tenemos un control en abrir las llaves, contamos 9 vueltas para abrirlas y 9 para cerrarlas y contamos 5 segundos en Misisipi.“Todos los valores deben ser positivos por el cambio de presión, si fueran negativos, estarían succionando”

12-Cambiamos de tubo también de PVC pero con un accesorio llamado ensanchamiento, aquí haremos una medida antes del accesorio y después del accesorio también con 3 boquilla este tubo y recordemos que las mangueras pequeñas que van en las boquillas del tubo una funcionara como un “tapón” la que funcionara con tapón es la que es después del accesorio de ensanchamiento y cuando queramos sacar datos después del ensanchamiento la boquilla anterior al accesorio funcionara como tapón.

13-Cabe mencionar que todos las pruebas que hemos hecho es cuidando que las mangueras pequeñas estén en forma horizontal para que haya un mínimo de varianzas en los datos.

14-Seguiremos con el tubo de PVC con 2 tubos codos, el cual este cuenta con 6 boquillas el cual tomaremos lecturas, aquí hare un paréntesis ya que tuvimos un error al no cambiar una manguera de tubo y un compañero encendió la bomba que empuja el agua por los tubos y tuvimos un accidente, derramando agua que salió por todos los orificios del tubo. 15-Comenzamos con la prueba de la primera boquilla, que esta antes del codo que es todo recto, las demás boquillas, excepto la última y la que estemos probando funcionaran como tapones. “Nos mencionó que podemos regular el flujo con la válvula de color naranja que está a un lado de la bomba que empuja el agua”

16-Seguimos poniendo la manguera en la boquilla donde inicia el codo o tubo curvo, efectuando sus respectivas pruebas.

17-Continuamos con la última prueba. Aquí cambiamos de lugar las mangueras a las ultimas 3 boquillas, ya que nos daba valores negativos, y nos dio más negativo, esto fue más bien un experimento para revisar porque nos dan valores negativos.

“nos menciona que efectuemos las pruebas así”.18-Volveremos a tomar datos desde el principio con el tubo de PVC con tubos curvos. Iniciamos de nuevo con la prueba “todo recto” desde la sexta boquilla. Y así sucesivamente con la quinta y cuarta boquilla.

19-La quinta boquilla es el final del tubo curvo y la cuarta boquilla es iniciando el tubo curvo.

20-Haremos pruebas con el tubo de PVC con accesorio válvula de diafragma que funciona como un reductor pero es más exacta ya que tú puedes decidir cuánto quieres reducir el flujo.

21-Para iniciar con el accesorio, que este tiene una boquilla antes de la válvula de diafragma y después de la misma, aquí será el mismo proceso de las mangueras pequeñas que la primera boquilla será aguas arriba y será puesta en la boquilla de las llaves de arriba, y la boquilla que esta después de la misma, será aguas abajo y será ubicada en la boquilla de debajo de las llaves respectivamente.

22-También cambiamos las mangueras grandes al tubo de PVC que esta tiene el accesorio de válvula de diafragma, iniciaremos con 25% abierto de la válvula de diafragma,50% abierto, 75% abierto y luego totalmente abierta. Tenemos un goteo de la Válvula de diafragma, será una prueba por cada situación difiere.

Cálculos y resultados:

Análisis:Se obtuvieron valores bastante acertados en unas tuberías, pero en otras los cálculos distanciaban mucho de lo teórico, esto básicamente puede ser por que la maquina lleva micho tiempo en el laboratorio y no tiene un uso constante lo que puede afectar tanto a la caja de la mesa como en los tubos donde fluía el fluido lo que hizo desvariar nuestros cálculos en los que utilizamos las ecuaciones para la caída de presión.

Observación y conclusión:Los resultados obtenidos por ecuaciones corroboraron las mediciones de la mesa hidrodinámica, los resultados indican que hay ciertas variaciones con los resultados de la caída de presión en el experimento y en el cálculo, nosotros decimos que de la mesa hidrodinámica podría tener desgaste de las tuberías, pequeñas fugas o tal vez el purgado, son diferentes factores que podrían afectar a las mediciones en el experimento, pero los resultados se puede considerar que son bastante acercados y por lo tanto podemos concluir que el experimento así como los cálculos son buenos.

Bibliografía:

- McCabe, Warren. (1991). Operaciones Unitarias en Ingeniería Química. Editorial McGraw-Hill. Cuarta Edición. España. Pág. 75-76, 106-109, 88-193. - Mott, Robert. (2006). Mecánica de Fluidos. Editorial Pearson Educación. Sexta Edición. México. Págs. 158-161, 281-305. - Perry, Robert. (2001). Manual del Ingeniero Químico. Editorial McGraw-Hill. Sexta Edición. - Wilson D, Jerry. (2003). Física. Editorial Pearson. Quinta Edición. México.

- GUNT Hamburg. (2005). Equipos para la Educación en Ingeniería. HM 112 Banco de Ensayos. Consultado el 27 de febrero de 2015 en:

http://www.gunt.de/static/s3178_3.php?p1=&p2=&pN=

ANEXO: Manual de Mesa para Hidrodinámica.