INSTITUTO TECNOLÓGICO DE MEXICALI 

 

Ingeniería Química

 

Laboratorio Integral I

 

Práctica #5:

“Caída de Presión en un sistema de tuberías”

 

Integrantes:

Baltazar Delly

Huhn Mauricio

Pérez Paola

Ramírez Miriam

 

Lic. Norman Edilberto Rivera Pazos

 

 

  

Mexicali, Baja California a Viernes 7 de Noviembre del 2014.

OBJETIVOS

Conocer las tuberías y accesorios que se encuentran presentes en la mesa hidrodinámica.

Determinar el cambio de la caída de presión debido a la fricción y accesorios en una tubería.

MARCO TEÓRICO

CODOS:

Son accesorios de forma curva que se utilizan para cambiar la dirección del flujo de las líneas tantos grados como lo especifiquen los planos o dibujos de tuberías. Los codos estándar son aquellos que vienen listos para la pre-fabricación de piezas de tuberías y que son fundidos en una sola pieza con características específicas y son: Codos estándar de 45°, Codos estándar de 90°, Codos estándar de 180°.

REDUCCIÓN:

Son accesorios de forma cónica, fabricadas de diversos materiales y aleaciones. Se utilizan para disminuir el volumen del fluido a través de las líneas de tuberías.

VÁLVULAS:

Es un accesorio que se utiliza para regular y controlar el fluido de una tubería. Este proceso puede ser desde cero (válvula totalmente cerrada), hasta de flujo (válvula totalmente abierta), y pasa por todas las posiciones intermedias, entre estos dos extremos.

Es por eso que un aspecto importante a tener en cuenta es precisamente las pérdidas de energía ocasionadas en un sistema de tuberías, ya sea un fluido laminar cuando las  partículas se mueven en direcciones paralelas formando capas o láminas, caracterizado por el propósito de esta experiencia fue observar y analizar los cambios de presión a través de un manómetro

MATERIALES Y REACTIVOS

Mesa Hidrodinámica Balde Bomba Sumergible

Agua destilada Solución Ácido

Cítrico (2%)

Materiales Reactivos

PROCEDIMIENTO Como extra se añadió el procedimiento realizado para el

mantenimiento de la mesa hidrodinámica. Por lo tanto el procedimiento está dividido en dos: realización de

pruebas y mantenimiento.

• REALIZACIÓN DE PRUEBAS

Se llena el tanque con agua destilada donde se encuentra la bomba.

Se conecta una manguera del tubo que sale del tanque a la entrada de la tubería y otro de la salida de la tubería al tubo que llega al tanque.

Se conecta una pequeña manguera que va desde el punto aguas arriba a la válvula .

Lo mismo con el punto aguas abajo, pero llegará a la válvula .

Si se tienen mas válvulas libres que no se medirán, entonces se pone un tapón.

Se purga: Se prende la bomba

y deja que el aire salga de las tuberías.

Se apaga y cierra la válvula.

Se desconectan las mangueras pequeñas y se regula a la presión atmosférica.

Se cierran la llaves.

Se conectan las mangueras.

Se abre la válvula y se enciende la bomba.

Se abren las llaves.

Para añadir las válvulas a la tubería lisa: Se sueltan los

tornillos de los extremos.

Se empuja la tubería hacia la derecha.

Se remueve la sección de tubo liso.

Se inserta la válvula. Se acomoda la

tubería y se cierran los tornillos.

• MANTENIMIENTO Se divide en dos

pasos: Eliminación de

sedimentos. Enjuague.

ELIMINACIÓN DE SEDIMENTOS Se realizan los mismos pasos, con la

diferencia de que la alimentación se dará a partir de un balde con una solución de ácido cítrico y una bomba sumergible.

Se enciende la bomba y se deja fluir el ácido a través de la tubería durante 10 minutos.

ENJUAGUE Se realizan los pasos anteriores con agua

destilada.

PRUEBAS REALIZADAS

TUBOS LISOS

Tubo Galvanizado Tubo de Cobre Tubo de PVC

ACCESORIOS

Reducción Ensanchamiento Codo Recto Codo Curvo (3)

VÁLVULAS Retención de Bola Diafragma Asiento Inclinado

DATOS DE PRUEBA OBSERVADOS

• ANTES DEL MANTENIMIENTO

Longitud de

medida

Caída de

presión 1

Caída de

presión 2

Promedio

Flujo Volumétri

co

Tubería lisa

Galvanizado 1m 32.7 33 32.85 18.3

Cobre 1m 14 14.2 14.1 18.6

PVC 1m 13.5 13.7 13.6 18.7

Reducción

1 0.15m 26.6 26.9 26.75 18

2 0.85m 65.4 65.8 65.6 18

Ensanchamiento

1 0.15m -3 -3.2 -3.1 18.9

2 0.85m -9.2 -9.4 -9.3 18.9

Longitud de

medida

Caída de

presión 1

Caída de

presión 2

Promedio

Flujo Volumétri

co

Accesorios

Codo recto - 9.4 9.6 9.5 18.6

Codo Curvo 1 - 8.5 8.7 8.6 18.5

Codo Curvo 2 - 5.7 5.9 5.8 18.5

Codo Curvo 3 - 8.3 8.4 8.35 18.2

• DESPUÉS DEL MANTENIMIENTO

Longitud de

medida

Caída de

presión 1

Caída de

presión 2

Promedio

Flujo Volumétri

co

Tubería lisa

Galvanizado 1m 31.9 32 31.95 18.6

Cobre 1m 16 16.2 16.1 19

PVC 1m 11.6 12 11.8 19.2

Reducción

1 0.15m 28.3 27.7 28 18.2

2 0.85m 64 64.5 64.25 18.1

Ensanchamiento

1 0.15m 0 0.3 0.15 19

2 0.85m -0.4 0 -0.2 18.9

Longitud de

medida

Caída de

presión 1

Caída de

presión 2

Promedio

Flujo Volumétri

co

Accesorios

Codo recto - 8.3 8.4 8.35 18.5

Codo Curvo 1 - 4.2 4.4 4.3 18.4

Codo Curvo 2 - 5.7 5.9 5.8 18.3

Codo Curvo 3 - 5 5.2 5.1 18.2

Cerrado Caída de presión

Flujo Volumétrico

Válvulas

Retención de Bola - 14.4 17.9

Diafragma

0% 35 17.3

50% 62.5 16.4

75% 199.2 11.4

Asiento Inclinado

0% -11.2 17.8

25% -6 17.8

50% -2.4 17.6

75% 10.8 16.7

DATOS DE PRUEBA CALCULADOS

TUBO GALVANIZADO Calculando Caída de presión:

Datos:

=18.6 (= 3.1

Formulas:

V=

Re=

Rugosidad:

V=1.54

A=A=2.01

Re= Re=24156.86

=106.66

Por lo tanto

*

h 𝑙=.04∗1𝑚

0.016𝑚∗1.542

𝑚𝑠

(2)(9.81)

h 𝑙=0.302

⌂P= ⌂P=

⌂P=2962.5 Pa

⌂P=2962.5Pa()

⌂P= 29.625 mbar.

Flujo ( () (mbar) (mbar)

18.6 3.1x 31.9 29.625

TUBO DE COBRE Datos:

=18.9 (= 3.15

Formulas:

V=

Re=

Rugosidad:

Calculando la caída de presión:

V=1.56A=A=2.01

Re= Re=28013.46

=10666.66

Por lo tanto

* h 𝑙=0.18

h 𝑙=.0 24∗1𝑚

0.016𝑚∗1.562

𝑚𝑠

(2)(9.81)

⌂P= ⌂P=

⌂P=1825.2 Pa

⌂P=1825.2Pa()

⌂P= 18.25 mbar.

Flujo ( () (mbar) (mbar)

18.9 3.15x 16.1 18.25

TUBO PVC Datos:

=19.2 (= 3.2

Formulas:

V=

Re=

Rugosidad:

Calculo de la caída de presión:

V=1.41 A=A=2.26

Re= Re=26902.35

𝐷𝐸

=0.017

3 𝑥10− 7=56666.66

Por lo tanto

* h 𝑙=0.1 49

h 𝑙=.0 25∗1𝑚

0.017𝑚∗1.412

𝑚𝑠

(2)(9.81)

⌂P= ⌂P=

⌂P=1461.8 Pa

⌂P=1461.8Pa()

⌂P= 14.61 mbar.

Flujo ( () (mbar) (mbar)

19.2 3.2x 11.7 14.61

REDUCCIÓN Datos:

=Rugosidad:

f=0.025

Caída de presión:

Δp=4.16 mbar

REDUCCIÓN TUBO COMPLETO Datos:

=

Rugosidad:

F=0,024

Caída de presión:

Δp=10.61 mbar

ENSANCHAMIENTO

Datos:

=Para la rugosidadf=0.027

Caída de presión:

Δp=0.15 mbar

ENSANCHAMIENTO TUBO COMPLETO

Datos:

=Rugosidad:

f=0.025

Caída de presión:

Δp=12.07 mbar

REDUCCIÓN

Otra manera de obtener el resultado:(consideramos algunos datos iguales)Re= 29,494.94A=f=0.025V= 1.80 m/sAhora debemos obtener K

ENSANCHAMIENTO

Otra manera de obtener el resultado:(consideramos algunos datos iguales)Re= A=f=0.027V= 1.39 m/sAhora debemos obtener K

Flujo (l/min)Valor

Observado (mbar)

Valor Calculado

(mbar)

Reducción 18.1 27.7 1.07

Ensanchamiento 19 1 4.401

CODOS

hL

𝑄=𝑚3

𝑠𝑉=𝑚

𝑠𝑑=𝑚𝐴=𝑚2 𝑓 =𝑎𝑑h𝐿=𝑚𝑑𝑃=𝑚𝑏𝑎𝑟

𝑑𝑃=h𝐿 𝑋 𝑃𝑒

Q V d A Le*d f hL dP teo. dP realcodo L. 90 1 3.06E-04 1.35 0.017 2.27E-04 20 0.028 0.052 5.1 4.3

2 3.05E-04 1.34 0.017 2.27E-04 20 0.028 0.051 5.0 5.9

3 3.03E-04 1.33 0.017 2.27E-04 20 0.028 0.05 4.9 5.1

codo 90 4 3.08E-04 1.36 0.017 2.27E-04 30 0.028 0.079 7.75 8.2

VÁLVULA DE RETENCIÓN DE BOLA

Datos: Caída de presión:

VÁLVULA DE DIAFRAGMA

Datos: Válvula

completamente abierta.

Caída de presión:

VÁLVULA DE ASIENTO INCLINADO

Datos: Válvula

completamente abierta.

Caída de presión:

COMPARACIÓN VÁLVULAS

Cerrado Flujo

Retención de Bola 0% 17.9 14.4 15.71

Diafragma 0% 17.3 35 20.96

Asiento Inclinado 0% 17.8 -11.2 6.66

CONCLUSIONES

Al momento de realizar la practica, fue sencillo utilizar la mesa hidrodinámica para poder calcular los flujos y caídas de presión en diferentes tubos con y sin accesorios, aunque al momento de calcular manualmente estas propiedades tuvimos un poco de dificultad al momento de utilizar accesorios, pero al final utilizamos dos ecuaciones diferentes y los resultados obtenidas con estas dos eran similares, así mismo al comparar los resultados observados y calculados, la gran mayoría eran similares, de esta manera aprendimos a medir caídas de presión y flujos en diferentes tubos con y sin accesorios de manera diferente.