investigación analisis de fluidos

7/25/2019 Investigación Analisis de Fluidos

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Economizar el costo de un sistema de tuberías para transportaralcohol metílico

INTEGRANTES DEL EQUIPO:

MARTÍNEZ RAMÍREZ IVÁN SEPÚLVEDA GÓMEZ ERIC OMAR VALENCIA REGALADO ALBERTO

FERREIRA RAYA EDUARDO RUIZ VILLEGAS MIGUEL LERMA BENITES IRVING

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CELAYA

INGENIERÍA EN MECATRÓNICA



RESUMEN

En este problema de la materia de análisis de fluidos del tema en específico de caída de

presión y perdida de carga en el flujo interno de una tubería, nos hemos dado a la tarea de

escoger un problema ya planteado y darle solución de acuerdo a lo visto en clase por lo que

nos arroja valores de los elementos muy grandes en este caso la bomba que satisface el proceso es muy grande y por lo tanto su costo sería muy elevado, respecto al demás materiales

utilizados también es de costo elevado, y tenemos como objetivo principal hacer más

eficiente el proceso manipulando las diferentes variables que tenemos excepto la altura y

reducir los costos de fabricación pero sin afectar las características que satisfagan la función

del proceso.

INTRODUCCIÓN

El flujo en tuberias Son los flujos que quedan completamente limitados por superficies

sólidas.

Considerando un flujo incompresible a través de un tubo de sección transversal circular, el

flujo es uniforme a la entrada del tubo y su velocidad es igual a U0. En las paredes la

velocidad vale cero debido al rozamiento y se desarrolla una capa límite sobre las paredes

del tubo.

La naturaleza del flujo a través de un tubo está determinada por el valor que tome el número

de Reynolds siendo este un número adimensional que depende de la densidad, viscosidad

y velocidad del flujo y el diámetro del tubo.

Los cambios de presión que se tienen en un flujo incompresible a través de un tubo se deben

a cambios en el nivel o bien a cambios en la velocidad debido a cambios en el área de lasección transversal y por otra parte al rozamiento.En la ecuación de Bernoulli se tomó en cuenta únicamente los cambios de nivel y de

velocidad del flujo. En los flujos reales se debe tener en cuenta el rozamiento. El efecto del

rozamiento produce pérdidas de presión. Estas pérdidas se dividen en pérdidas mayores y en pérdidas menores

Pérdidas Mayores: se deben al rozamiento en un flujo completamente desarrollado que pasaa través de segmentos del sistema con área de sección transversal constante.

Pérdidas Menores: se deben a la presencia de válvulas, bifurcaciones, codos y a los efectos

de rozamiento en aquellos segmentos del sistema cuya área de sección transversal no esconstante.

Las pérdidas de carga representan la energía mecánica que se transforma en energía térmica

por efecto del rozamiento, dicha pérdida de carga para el caso de un flujo completamentedesarrollado a través de un conducto de sección transversal constante depende únicamente

de las características del flujo.



Objetivo

Reducir los costos de una instalación y optimizar el sistema de tubería (Ilustración 1)

DESARROLLO

Ilustración 1. Diagrama del sistema de tubería

Para el cual nos dice el siguiente enunciado:

Calcule la potencia proporcionada a la bomba que se muestra en la Figura si su eficiencia es

del 76%. Se encuentra fluyendo alcohol metílico a 25°C a una velocidad de 0.015m3/s. La

línea de succión es una tubería de acero estándar calibre 40 de 4pulg y de 15 metros delargo. La línea de descarga es de acero estándar calibre 40 de 2 pulgadas con una longitud

de 200m. La válvula de globo es completamente abierta.

= 0.00000071

= 0.000046

2= 10

= 7720 3

= 0.1023 = 0.0153 = ∗



= ∗ 24

1

( ) = ⎝−2 ∗10 3.7 +

2.51

∗ ( )⎠

= () ∗ ()

= 0.0525

=

∗

= ∗ 24

1� = ⎝

⎜−2 ∗10⎝

3.7 + 2.51 ∗ �⎠⎠

⎟

= � ∗ �

= 15 = 200 = ∗ ∗ 22 ∗ 9.81

=

∗

∗ 22

∗9.81

1 = 0.51 = 1 ∗ 22 ∗ 9.81



2 = 12 = 2 ∗ 22

∗9.81

= 0.510 3.72

3 = 3403 = ∗ 3 ∗ 22 ∗ 9.81

4 = 164 = ∗ 4 ∗ 22 ∗ 9.81

= + + 1 +2 +3 + 24

= + 2

= 0.75 = ∗ ∗ =



Ahora analizándolo para poder optimizarlo se hace lo siguiente = 0.0779 = 0.015 = ∗ = ∗ 24 = 0.00000071 = 0.0000452 = 10 = 7720

1( ) =

⎝

−2 ∗103.7 + 2.51 ∗ ( )

⎠

= () ∗ ()

10

10 200 190.26 = 190.26 + 15 = ∗ ∗ 22 ∗ 9.81

1 = 0.031 = 1 ∗ 22 ∗ 9.81

2 = 1

10 m

190



2 = 2 ∗ 22 ∗ 9.81

3 = 0.163 = 3 ∗ 22 ∗ 9.81 2 45 4 = 0.24 = 4 ∗ 2

2 ∗ 9.81

= +1 +2 + 3 + (2 ∗ 4) 1 = + 2

= 0.75 = ∗ ∗ =

Con estos resultados podemos observar cómo es que cambia nuestro sistema de tuberías, así

como disminuye nuestra potencia de la bomba, nuestra velocidad es un promedio de las dos

velocidades ya obtenidas en el primer problema

Por otra parte primeramente se dará a conocer como es el manual de seguridad para poder

manejar el alcohol metílico



Del manual de seguridad - Materia

- Condiciones de almacenamiento seguroConservar de acuerdo con las normativas locales. Mantener en el contenedor original, en unárea separada y homologada, en lugar fresco, seco y bien ventilado, lejos de la luz directa del

sol u otras fuentes de calor o ignición. Mantener el contenedor bien cerrado y sellado hastael momento de usarlo.Los envases abiertos deben cerrarse perfectamente con cuidado y mantenerse en posición

vertical para evitar derrames. No almacenar en contenedores sin etiquetar. Utilizar un envase

de seguridad adecuado para evitar la contaminación del medio ambiente. Guardar bajo llavey separado de materiales incompatibles (p.ej, materiales oxidantes- ver apartado 10) y de

comida y bebida. Evitar la acumulación de electricidad estática. Prever toma de tierra.

- Materiales recomendados: Acero ordinario. Para pinturas de depósitos usar silicato

de zinc, resinas epoxi.

- Reactividad No hay disponibles datos de ensayo relacionados específicamente con la reactividad de este

producto o sus componentes.

- Estabilidad químicaEl producto es estable en condiciones normales de almacenamiento y uso.

- Posibilidad de reacciones peligrosasEn condiciones normales de almacenamiento y uso, no se producen reacciones peligrosas.

- Condiciones que deben evitarse

Evitar el calor y todas las fuentes posibles de ignición (chispas o llamas). No someter a presión, cortar, soldar, soldar con latón, taladrar, esmerilar o exponer los envases al calor o

fuentes térmicas. No permitir que el vapor se acumule en áreas bajas o confinadas.

- Materiales incompatiblesIncompatible con agentes oxidantes y ácidos fuertes.

- Productos de descomposición peligrososEn condiciones normales de almacenamiento y uso, no se deberían formar productos de

descomposición peligrosos.

Una vez conociendo esto se dará a la tarea de buscar la cotización de los materiales de los

dos análisis

Primeramente se necesita los tubos de diámetros de 3 pulgadas, los cuales se muestran a

continuación con sus precios

Ilustración 2. Costo de tubos cedula 40



Ahora conociendo que tubos se usan se buscaran las bombas

Ilustración 3.Costos de bombas hidráulicas con su precio

Para conocer los codos que se usa la siguiente tabla

Ilustración 4.Costo de codos con su precio



Y por último la válvula que se usara

Ilustración 5. Costo de válvulas con su precio

Teniendo la cotización para el primer ejercicio obtenemos lo siguiente

Ilustración 6.Cotización 1



Ilustración 7.Opciones de la cotización 1

Como podemos observar tenemos 3 cotizaciones diferentes, de las cuales la más barata

seria la opción número 2.

Para la segunda parte en donde se busca optimizar se obtuvo la siguiente cotización

Ilustración 8.Cotizacion 2



Ilustración 9. Opciones de la cotización 2

Como se puede observar en esta parte de las tres opciones la más barata seria la opción 2.

Ilustración 10.Comparacion de las dos cotizaciones, en donde muestra solo las dos opciones más económicas de cada

uno.

De estas dos opciones podemos ver que la mejor es la de la mano derecha, esto debido a que

es más económica.



CONCLUSIONES

Por nuestra parte hemos logrado llegar a la conclusión de que el proceso se puede mejorar de

varias maneras pero también existen factores con los que lo podemos hacer menos eficiente,

solo tenemos que plantear bien el problema a solucionar y buscar la manera más adecuada

para hacerlo ya que de no ser así afectaríamos el proceso y se gastaría más de lo necesariohoy en día en las industrias lo que se busca para realizar proyectos es que cumpla con las

necesidades a satisfacer y que sea lo más económico posible pero sin afectar la calidad del

proceso mientras logremos hacer eso estaremos bien donde sea que nos necesiten.

REFERENCIAS

Comercial, M. (01 de Diciembre de 2015). Mueller Comercial . Obtenido de Mueller Comercial:

www.muellercomercial.com Evans. (01 de Diciembre de 2015). Evans. Obtenido de Evans: http://www.evans.com.mx/

OPPAC, S. (01 de Diciembre de 2015). Reglamento CE Nº 1907/2006. Noáin, Navarra, España.

Obtenido de OPPAC, S.A.

Simexco. (01 de Diciembre de 2015). SIMEX . Obtenido de SIMEX: http://www.simexco.com.mx/

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