INSTITUTO POLITCNICO NACIONAL UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGA Unidad de Aprendizaje: Laboratorio de Bioingeniera Prctica 8. Cadas de presin en tuberas y accesorios

Equipo: 2

lvarez Ortega Javier

Meneses Montao Jess Eduardo

Prez Jimnez Omar Alejandro

Rodrguez Rodrguez Ana Patricia

Zamora Zecua Leonardo

INSTITUTO POLITCNICO NACIONALUNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGAUnidad de Aprendizaje: Laboratorio de Bioingeniera Prctica 8. Cadas de presin en tuberas y accesorios

Profesores:

Francisco Torres Guadalupe Mariana

Ordorica Morales Mara Guadalupe

Grupo: 5FM1

Introduccin

Para el diseo de un sistema de lnea de tuberas es de gran importancia tener en cuenta el tipo de arreglo, estos sistemas pueden presentar ramificaciones (Sistema en Paralelo) o no (sistema en serie). Un sistema en paralelo presenta menos perdidas que uno en serie, esto debido a que presenta ramificaciones ya que en un sistema en serie las perdidas se suman; para un flujo de entrada Q1 al entrar un sistema en paralelo se divide en Qa y Qb, despus estos flujos se juntan en una tubera de salida con un flujo Q2 de acuerdo a la ecuacin de continuidad, conforme el fluido corra atreves de la tubera perder energa pero en el punto donde se reencuentran la perdida por cabezal es la misma. Para el clculo de la cada de presin se tiene que considerar las perdidas en cada seccin considerando la longitud de la tubera, el nmero de accesorios

Las perdidas de energa son proporcionales a la carga de velocidad del fluido, conforme pasa por un codo, expansin o contraccin de la seccin del flujo, o por la vlvula. Por lo general, los valores experimentales de las perdidas de energa se reportan en trminos de un coeficiente de resistencia K como se muestra en la siguiente formula:

Disponemos de muchas clases de vlvulas y acoplamientos (accesorios) de distintos fabricantes, para cumplir las especificaciones de las instalaciones de sistemas de circulacin de fluidos.

Las vlvulas se emplean para controlar la cantidad de fluido, pueden ser de globo , Angulo, compuerta, mariposa, etc.

Los acoplamientos dirigen la trayectoria del flujo o hace que cambien su tamao. Incluyen codos de varios diseos, tes, reductores, boquillas y orificios.

Es importante determinar los datos de resistencia para el tipo particular y tamao elegidos, por que aquella depende de la geometra de la vlvula o accesorio de acoplamiento.

La perdida de energa que tiene lugar cuando el fluido circula por una vlvula o acoplamiento se calcula con la ecuacin mostrada anteriormente, pero el mtodo para determinar el coeficiente de resistencia K es diferente.

El valor de K se reporta en la forma:

Donde:

Le: longitud equivalente.

D: dimetro interior real de la tubera.

fT: factor de friccin.

Procedimiento experimental.

Resultados.

Punto de referenciaAltura (cm)Altura (m)Caractersticas de la tubera1--270.07Vlvula comp.2--32.70.027Recto3--42.70.027recto2--420.02recto4--71.80.018Vlvula (paso),codo7--82.30.023T8--920.02recto9--1020.02vlvula10--171.50.0152 vlvula, codo, T7--110.40.004T, vlvula, codo11--120.90.009recto12--131.50.015Codo, vlvula, T13--140.50.005Codo, vlvula, T14--150.90.009Vlvula15--170.60.006Recto17--180.50.005Reduccin1--229.50.095Total

Tabla 1. Registro de cadas de presin y flujos

Anlisis de resultados.

Las perdidas o cadas de presin en una tubera tiene mucho que ver con los factores de accesorios y rugosidad.

En la tabla 1 se observa y clasifica cada parte del sistema de tuberas tomando en cuenta la longitud de cada seccin junto con el accesorio que la acompaa, estos datos son de gran importancia junto con el caudal y las velocidades del fluido, en este caso agua, para poder calcular las perdidas por cada seccin del sistema y despus dar la sumatoria total.

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En la tabla 2 ya se puede visualizar cada calculo de cada perdida de energa por friccin de todas las secciones de la tubera, con sus totales respectivos. Para esto se tubo que tomar en cuenta el coeficiente de resistencia de cada accesorio .

En esta misma tabla se puede notar que la hL es mayor en aquellas partes de las tuberas en que se tienen de uno a tres accesorios.

En la tabla 3 ya se puede observar cada cada de presin conforme a cada parte de la red de tuberas, aqu se nota que el % de error es demasiado alto en la mayora de los casos lo que nos indica que de alguna manera existi un error en el procedimiento experimental ya que al tomar lecturas de la presin manomtrica estas no variaban, por seccin de tubera, con respecto al resto de la tubera sin accesorios la cada de presin debera de mantenerse constante ya que hablamos del mismo material en todo el sistema y la rugosidad es mnima, y debera de notarse mas esa cada de presin en aquellas partes en donde en la tenemos un cambio de dimetro o varios accesorios en un mismo tramo.

Estas variaciones tan grandes en los resultados y el orden con el que van disminuyendo el error podra ser debido a que en las primeras lecturas del barmetro la bomba no estaba bien conectada al tubo de alimentacin y en consecuencia la diferencia de alturas ste se vieron alteradas

Adems, tambin se tiene que considerar que para nuestro caso, el sistema utilizado es bastante viejo y el agua utilizada fue agua corriente la cual a la larga deja incrustaciones de sarro en la tubera aumentando su ndice de rugosidad y en consecuencia las perdidas por friccin.

Memoria de Clculo.

Parmetros de operacin

1.272.190.013390.01027Densidad agua 1000Viscosidad ()1x10^-3Rugosidad (m)1.5x10^-6Densidad mercurio 13550

2 Sustituyendo en la ecuacin 1 se obtiene:

Para las prdidas de energa causadas por una contraccin sbita, la metodologa para calcular las prdidas de energa causadas por una contraccin sbita son similares para dilatacin sbita, pero ahora se considera al cociente de dimetros como y la velocidad con la que entra el fluido que circula por el ducto

Figura 2.- Dilatacin sbita

Numero de Reynolds para conductos circulares:

Conclusiones.

Las cadas de presin son mas notorias y siempre va a ser as en aquellas partes de la tubera donde tengamos algn tipo de accesorio y, aunque en menor grado, depender de la rugosidad del material de la tubera.

Si existe un cambio de dimetro ya sea que este aumente o disminuya, depender que la cada de presin se mayor o disminuya.

Estas cadas de presin son importantes ya que su anlisis permite saber si el fluido llegar al destino para el cual fue proyectado.

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Anexos.

Tabla 10.10. Coeficientes de resistencia para vlvulas y accesorios

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Bibliografas

* OCON, J. i TOJO, G. Problemas de ingeniera qumica. Volum I. Madrid: Aguilar S.A., 1976.

* PERRY, R. Manual del ingeniero qumico. Volum I. Setena edici. Madrid: McGraw-Hill, 2001.