INGENIERÍA QUÍMICA LABORATORIO INTEGRAL I PRÁCTICA ADICIONAL CAÍDAS DE PRESIÓN EN TUBERÍAS
OBJETIVO: Determinar las caídas de presión en los diferentes puntos de la red hidráulica así como en las tuberías de diferente diámetro. INTROD INT RODUCC UCCIÓ IÓN N: Caída de Presión en tuberías: Es importante recordar que la perdida de presión en tuberías "solo "solo"" se produ produce ce cuan cuando do el fluid fluido o esta esta en "movi "movimie mient nto" o" es deci decirr cuand cuando o hay circu circulac lación ión.. Cuan Cuando do esta esta ce cesa, sa, ca caso so de la figu figura ra 1-23 1-23 las las caída aídass de pre presión sión desapa sapare rece cen n y los los tres tres manómetros darán idéntico valor.
Si al mismo circuito de la figura anterior le retiramos el tapón del extremo aparecerán perdidas de presión por circulación que podemo podemoss lee leerr en los manómet manómetros ros de la Fig.1Fig.1-24. 24. Cuando Cuando mas larga sea la tubería y más severas las restricciones mayores serán las pérdidas de presión.
Si quitamos las restricciones una gran proporción de la perdida de presión desaparece. En un sistema bien dimensionado, la perdida de presión natural a través de la tubería y válvulas será realmente pequeña como lo indican los manómetros de la Fig.125.
MATERIA Y EQUIPO: Se empleara la red hidráulica
La cual está formada por 4 tubos de diferentes diámetros para medir la caída de presión en los distintos puntos de esta. Los diámetros de los tubos son los siguientes en orden de arriba hacia abajo. ✔ ✔ ✔ ✔
Tubería de diámetro 1 in Tubería de diámetro 3/4 in Tubería de diámetro 1/2 in Tubería de diámetro 3/8 in
DESARROLLO: 1) Encender la bomba. 2) Calibrar a las rpm necesarias o requeridas en la práctica. 3) Calibrar el flujo que vamos a utilizar. 4) Verificar que el equipo se encuentre lleno de agua. 5) Abrir la primera válvula para después conectar los manómetros con los diferentes puntos de toma de lectura. 6) Cambiar el segundo punto de toma de lectura hasta terminar esa parte. 7) Abrir la siguiente válvula, enseguida cerrar la válvula de la tubería en la cual estábamos tomando las lecturas y cambiar las mangueras del manómetro para seguir las lecturas. 8) 5. Abrir la válvula apropiada para ajustar el flujo deseado.
MANEJO DE DATOS:
tuberia de 1" flujo de agua (m³/min)
tuberia de 3/4"
tuberia de 1/2"
tuberia de 3/8"
puntos de referencia para la toma de presiones con 28 Rpm 1
5
2
6
3
7
4
8
400
250
255
130
135
110
130
120
190
450
325
320
285
278
280
250
370
270
500
445
440
410
400
405
370
365
260
550
-
-
500
490
500
470
450
350
RESULTADOS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS:
tubería de 1" flujo de agua (m³/min)
tubería de 3/4"
tubería de 1/2"
tubería de 3/8"
Caídas de presión en (mm de agua) con 28 Rpm ∆P (1-5)
∆P (2-6)
∆P (3-7)
∆P (4-8)
400
5
5
20
70
450
5
7
30
100
500
5
10
35
105
550
-
10
30
100
tuberia de 1" flujo de agua (m³/min)
tuberia de 3/4"
tuberia de 1/2"
tuberia de 3/8"
Caidas de presion ∆P (1-5)
∆P (2-6)
∆P (3-7)
∆P (4-8)
400
0.36776376 4
0.36776376 4
1.47105 506
5.14869 27
450
0.36776376 4
0.51486927
2.20658 258
7.35527 528
500
0.36776376 4
0.73552752 8
2.57434 635
7.72303 904
550
0
0.73552752 8
2.20658 258
7.35527 528
En la gráfica de los resultados obtenidos podemos apreciar que la mayor caída de presión se da en la tubería de más pequeña
CAÍDAS DE PRESIÓN EN ACCESORIOS
OBJETIVO: Determinar la caída de presión en accesorios y válvulas de tuberías a diferentes flujos. Y Compararlas caídas de presión tanto prácticas o experimentales con las calculadas teóricamente INTRODUCCIÓN Para manejar fluidos, generalmente se emplean ductos cerrados y para direccionar el flujo se emplean válvulas y accesorios. Como la caída de presión que experimenta un fluido al pasar a través de una tubería es debida a la energía pérdida por el rozamiento (fricción) del fluido, los accesorios nos dan caída de presión por al cambio de dirección del flujo. Las válvulas sirven además de para regular el flujo de fluidos, para aislar equipos o tuberías para el mantenimiento, sin interrumpir otras unidades conectadas. En el diseño de las válvulas se ha de evitar que cambios de temperatura, presión y deformaciones de las tuberías conectadas, distorsionen o establezcan una mala alineación de las superficies de sellado. Estas últimas deberán ser de material y diseños tales que la válvula permanezca hermética durante un periodo de servicio razonable. Del mismo modo que en las tuberías, la caida de presión en accesorios de una tubería, depende de tres factores principalmente: a) La característica del tubo/ accesorio (diámetro, material , rugosidad de la superficie) b) Naturaleza del fluido: densidad, viscosidad. c) Condiciones del flujo. DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO Se empleara una red hidráulica conformada con tuberías y accesorios como lo son codos de 90º y 45º así como “T”´s y “Y”´s .
PROCEDIMIENTO : 1) Encender la bomba. 2) Calibrar a las rpm necesarias o requeridas en la práctica. 3) Calibrar el flujo que vamos a utilizar. 4) Verificar que el equipo se encuentre lleno de agua. 5) Abrir la primera válvula para después conectar los manómetros con los diferentes puntos de toma de lectura. 6) Cambiar el segundo punto de toma de lectura hasta terminar esa parte. 1) Abrir la siguiente válvula, enseguida cerrar la válvula de la tubería en la cual estábamos tomando las lecturas y cambiar las mangueras del manómetro para seguir las lecturas.
MANEJO DE DATOS: Se utilizan las siguientes conversiones para calcular las caídas de presión en unidades conocidas. conversiones de caídas de presión ΔP (atm)= ΔP (ft H₂O)*(1 atm/ 33.90 ft H₂O)
ΔP (lb/pulg² ABS)= ΔP (ft H₂O)*(1 lb/pulg² ABS. / 2.311 ft H₂O)
ΔP (atm.)= ΔP (lb/pulg² abs)*( 1 atm./ 14.696 pulg² abs)
ΔP (mm Hg)= ΔP (atm.)*(760 mm Hg /1 atm.)
RESULTADOS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS: CAIDAS DE PRESIÓN EN ACCESORIO lecturas de presion en los diferentes puntos manometro 1 (mm de agua)
manometro 2 (mm de agua)
∆P (mm de agua)
∆P (ft agua)
∆P (atm)
∆P (mm Hg)
1-2
290
280
10
0.03280 84
0.00096 78
0.73552 753
1-3
335
325
10
0.03280 84
0.00096 78
0.73552 753
2-3
340
206
134
0.43963 255
0.01296 851
9.85606 888
4-5
342
205
137
0.44947 507
0.01325 885
10.0767 271
4-6
328
285
43
0.14107 612
0.00416 154
3.16276 837
4-7
335
225
110
0.36089 239
0.01064 579
8.09080 281
4-10
340
206
134
0.43963 255
0.01296 851
9.85606 888
4-11
392
205
187
0.61351 706
0.01809 785
13.7543 648
5-6
305
300
5
0.01640 42
0.00048 39
0.36776 376
6-7
309
235
74
0.24278 215
0.00716 172
5.44290 371
7-10
246
220
26
0.08530 184
0.00251 628
1.91237 157
8-9
229
225
4
0.01312 336
0.00038 712
0.29421 101
8-10
225
224
1
0.00328 084
9.678E05
0.07355 275
8-11
227
219
8
0.02624 672
0.00077 424
0.58842 202
9-10
225
225
0
0
0
0
10-11
220
200
20
0.06561 68
0.00193 56
1.47105 506
12-13
215
193
22
0.07217 848
0.00212 916
1.61816 056
12-14
190
166
24
0.07874 016
0.00232 272
1.76526 607
12-15
192
172
20
0.06561 68
0.00193 56
1.47105 506
12-16
190
175
15
0.04921 26
0.00145 17
1.10329 129
15-16
173
170
3
0.00984 252
0.00029 034
0.22065 826
14-15
175
171
4
0.01312 336
0.00038 712
0.29421 101
13-19
175
165
10
0.03280 84
0.00096 78
0.73552 753
19-20
175
175
0
0
0
0
17-18
450
95
355
1.16469 816
0.03435 688
26.1112 272
17-21
455
90
365
1.19750 656
0.03532 468
26.8467 548
18-21
95
90
5
0.01640 42
0.00048 39
0.36776 376
Podemos observar que existen mayores caídas de presión en algunos accesorios ya que estos hacen que el caudal del agua disminuya con la fricción que esta ejerce sobre ellas.
1
2 3 4
6
5
8
7 10
1
1
1
9 1
1
1 1 2
17
2
18
CONCLUSION: La caída de presión depende del tipo de materia en el que el fluido se esté desplazando, como nos damos cuenta que si la caída depresión es mayor, el fluido ocupa más energía más de lo contrario si el fluido tiene una menor caída de presión su energía disminuye. En la industria es conveniente que haya menor caída de presión al trasportar el fluido porque nos implica menos energía. También la caída de presión pude ser diferente en distintos tipos de accesorios como en los codos o en válvulas. Como también en tubos verticales y horizontales.
USOS Y APLICACIONES: Las mediciones de caídas de presión nos son muy útiles en la industria una de ellas la industria petrolera ya que en esta instalaciones de tuberías deben de tomarse las caídas de
presión para evitar que disminuya o aumente ya que podría causar un accidente en toda las planta.
BIBLIOGRAFIA •
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GEANKOPLIS, “ Procesos de Transporte y Operaciones Unitarias“, Co.. Ed.. Continental 1982.. WELTY, “ Transferencia de momento, calor y masa ”, Ed.. Limusa.. PERRY & CHILTON, “ Manual de Ingeniero Químico”, Quinta de.. Segunda edición en español.. BIRD, “ Fenómenos de transporte ”, Primera edición.. Ed Reverté..