INSTITUTO TECNOLGICO DE PACHUCA

LABORATORIO INTEGRAL I

INGENIERA QUMICA

INFORME

PRCTICA NO. 7: DETERMINACIN DE LA CADA DE PRESIN EN VLVULAS Y ACCESORIOS.

INTEGRANTES:VILA SNCHEZ ADOLFOCABRERA CRUZ FELIPEDURN PREZ JOS FERNANDOLPEZ GARCA ISRAEL

PROFESOR: ING. IRMA YOLANDA LEN CASTELAZO.

ENERO-JUNIO 2014

ndiceContenidoResumen2Objetivo2Hiptesis2Fundamento Terico2Diseo de la prctica4Variables y parmetros4Eleccin del sistema fsico5Equipo y material5Desarrollo de la prctica5Anlisis de datos y resultados5Mediciones5Observaciones7Clculos7Anlisis y resultados9Graficas10Conclusiones11Sugerencias y recomendaciones11oBibliografa11

ResumenSe determino la cada de presin en los diferentes accesorios a un flujo de 1000 litros por hora usando el banco hidrulico y la tubera con accesorios utilizando el manmetro de mercurio ya que este para flujos de agua muy altos es una buena eleccin pero se debe tener sumo cuidado ya que si este se llega a mezclar con el mercurio el agua se contaminara y se tendrn lecturas errneas. Se midi la cada de presin de los accesorios por medio de dos puntos el punto 1 esta dado antes del accesorio y el punto 2 despus del accesorio y as podremos observar la cada de presin en el accesorio presente.ObjetivoDeterminar y comprender la cada de presin provocada por los distintos accesorios que se pueden encontrar en tuberas de forma experimental, as como comprobarlos con datos tericos.HiptesisSe espera que la cada de presin en una tubera con accesorios sea mayor a una tubera sin accesorios, adems que los factores de prdida por friccin para los accesorios o vlvulas sean iguales o parecidos a los que se tienen tericamente. Fundamento TericoConexiones y accesoriosMencionan McCabe, Smith y Harriot que los mtodos utilizados para unir las piezas de tuberas o tubos, dependen en parte de las propiedades del material, pero sobre todo del espesor de la pared. Los productos tubulares de pared gruesa se conectan generalmente por medio de accesorios de rosca, por collarines o por soldadura. Las piezas de tubo de pared delgada se unen por soldadura o compresin o accesorios flameados. Las tuberas hechas de materiales frgiles tales como vidrio, carbono o hierro fundido se conectan por medio de bridas (o collarines) o uniones de enchufe y campana. Tramos de tubera mayores de 2 pulgadas (50 mm) se conectan por medio de collarines o soldadura. Los collarines (o bridas) son dos discos o anillos de metal que se complementan unidos por pernos y que comprimen una junta entre sus caras. Las bridas se unen a la tubera atornillndolas, mediante soldadura o por bronceado. Una brida sin abertura, usada para cerrar la tubera, se llama brida ciega o brida vaca. Para unir las diferentes piezas de una tubera grande de acero, sobre todo en procesos donde la presin es elevada, la soldadura es el mtodo estndar. La soldadura hace uniones ms fuertes que los accesorios atornillados; adems, no debilita la pared de la tubera, de manera que para una determinada presin, es posible emplear tuberas ms ligeras. Las uniones hechas por soldadura son hermticas, mientras que otros tipos de uniones no lo son.Dispositivos para expansinCasi todas las tuberas estn sometidas a variaciones de temperatura. En algunas ocasiones, los cambios son muy grandes. Tales cambios provocan que la tubera se expanda o se contraiga. En tuberas muy grandes no se emplean soportes fijos; en vez de eso, la tubera descansa libremente sobre rodillos o cuelga de cadenas o barras.VlvulasUna planta de procesamiento tpica contiene miles de vlvulas de diferentes tamaos y formas. Todas las vlvulas tienen un propsito principal: disminuir o detener el flujo de un fluido. Algunas vlvulas funcionan mejor en servicio de abiertas o cerradas por completo. Otras estn diseadas para suprimir o reducir la presin y la velocidad de flujo de un fluido. Existen otras que permiten el flujo slo en una direccin o bajo ciertas condiciones de temperatura y presin. Una trampa de vapor, que es una forma especial de vlvula, permite al agua y al gas inerte pasar a travs de ella mientras que retiene vapor. Finalmente, mediante el uso de sensores y sistemas de control automtico para ajustar la posicin de la vlvula y por consiguiente el flujo a travs de la vlvula, es posible controlar desde puntos alejados de la vlvula, la temperatura, la presin, el nivel del lquido y otras propiedades del fluido.Las vlvulas que contienen sello de fuelle se utilizan a menudo en procesos que implican materiales peligrosos o txicos para asegurarse contra las fugas. En estas vlvulas, el vstago superior hace subir o bajar la parte superior de un fuelle expandible, moviendo un vstago inferior que est acoplado dentro del fuelle. Este vstago inferior eleva o hace descender el disco de la vlvula.Vlvulas de compuerta y vlvulas de globoVlvula de compuerta: el dimetro de la abertura a travs de la cual pasa el fluido es casi el mismo que el de la tubera, y la direccin del flujo no cambia, introduce slo una pequea cada de presin. El disco tiene forma de cua y se adapta a un asiento que tiene la misma forma; cuando se abre la vlvula, el disco se eleva dentro del cabezal, hasta que queda completamente fuera de la trayectoria del fluido. No son recomendables para el control del flujo, se dejan abiertas o cerradas por completo.Vlvula de pistn y de bola: Las vlvulas metlicas de pistn son tiles en las tuberas de procesos qumicos, para temperaturas inferiores a 250 C. Como en una llave de paso en un laboratorio, un cuarto de giro del vstago hace que la vlvula pase de estar abierta en su totalidad a un cerrado total; y cuando est por completo abierta, el canal a travs del tapn puede ser tan ancho como el interior de la tubera y la cada de presin es mnima.Vlvula de retencin: Permite el flujo slo en una direccin. Se abre debido a la presin del fluido en una determinada direccin; cuando el flujo se detiene o tiende a invertirse, la vlvula se cierra automticamente por la gravedad o por medio de un resorte que hace presin de nuevo sobre el disco.

Diseo de la prctica

Variables y parmetrosVariables:1. Velocidad de flujo2. Cantidad de accesoriosParmetros:1. Material de tubera2. Densidad del agua3. Temperatura4. Presin5. Viscosidad6. Dimetro de tubera Eleccin del sistema fsico

1. AguaEquipo y material1. Banco hidrulico2. Tubera con accesorios3. Medidor de flujoDesarrollo de la prctica1. Encender el equipo. 2. Conectar el sistema de tubera con accesorios.3. Dejar pasar el flujo de agua. 4. Cerrar las vlvulas en donde no se va medir la cada de presin.5. Abrir la vlvula que deseamos medir la cada de presin.6. Seleccionar un flujo en el banco hidrulico.7. Determinar la cada de presin.8. Repetir los clculos haciendo cambios en la tubera9. Tabular los resultadosAnlisis de datos y resultados Mediciones

Fig.1 En esta imagen podemos observar el numerado de los accesorios

Fig. 2 en esta imagen se observa la forma en que se midi la cada de presin y los puntos en los accesorios.

No. De accesorioFlujo de Agua 1000 L/hr

Accesorios PresentesCada de Presin (mmHg)

PUNTO 1PUNTO 2P

1Vlvula de compuerta ( 1/2 in)-330-52-278

2Vlvula de Bola de PVC ( 1/2 in)-208-176-32

3Vlvula de Bola de acero ( 1/2 in)-199-175-24

4Vlvula de compuerta ( 1 in)-210-160-50

5Vlvula de Bola de PVC ( 1 in)-190-185-5

6Codo de 90 (1 in)-195-190-5

7TE de PVC (1 in ) (A)-195-187-8

7TE de PVC (1 in ) (B)-201-179-22

8Codo de 45 (1 in)-195-187-8

9Accesorio de 2 a 1 ( A)-197-186-11

9Accesorio de 2 a 1 ( B)-196-182-14

10Reduccin de 1 in a 3/4 in -199-180-19

11Tubo en forma de curva ( 1/2 in)-194-190-4

12Expansor de Tubo ( 1/2 a 3/4 in)-183-20017

13Expansor de Tubo ( 3/4 a 1 in)-190-1922

Tabla 1. En esta tabla podemos ver las mediciones en el punto y la cada de presin en milmetros de mercurio.ObservacionesEl aprendizaje sobre la cada de presin en accesorios es muy importante ya que este nos indicara si en un caso, en un sistema se necesitara de ayuda de bombas.

ClculosLa frmula a emplear es:

La densidad del mercurio se trasforma de 13.5955 g/cm3 a kg/cm3

g= 9.81 m/s2

Se aplica la formula sustituyendo los datos correspondientes.

Y se pasan los mm de mercurio ( mmHg) a metros de mercurio (mHg)No. De AccesorioCada de Presin (mmHg)Caida de presion ( mHg )

PP

1-278-0.278

2-32-0.032

3-24-0.024

4-50-0.05

5-5-0.005

6-5-0.005

7-8-0.008

7-22-0.022

8-8-0.008

9-11-0.011

9-14-0.014

10-19-0.019

11-4-0.004

12170.017

1320.002

-37077.37569Y as sucesivamente para cada accesorioNo. De AccesorioAccesorios PresentesCada de Presin ( Pa )

1Vlvula de compuerta ( 1/2 in)-37077.37569

2Vlvula de Bola de PVC ( 1/2 in)-4267.89936

3Vlvula de Bola de acero ( 1/2 in)-3200.92452

4Vlvula de compuerta ( 1 in)-6668.59275

5Vlvula de Bola de PVC ( 1 in)-666.859275

6Codo de 90 (1 in)-666.859275

7TE de PVC (1 in ) (A)-1066.97484

7TE de PVC (1 in ) (B)-2934.18081

8Codo de 45 (1 in)-1066.97484

9Accesorio de 2 a 1 ( A)-1467.090405

9Accesorio de 2 a 1 ( B)-1867.20597

10Reduccin de 1 in a 3/4 in -2534.065245

11Tubo en forma de curva ( 1/2 in)-533.48742

12Expansor de Tubo ( 1/2 a 3/4 in)2267.321535

13Expansor de Tubo ( 3/4 a 1 in)266.74371

Anlisis y resultados

En la tabla siguiente podemos observar las cadas de presin de los diferentes accesorios con un flujo de 1000 L / hr.

No. De AccesorioAccesorios PresentesCada de Presin ( kPa)

1Vlvula de compuerta ( 1/2 in)-37.07737569

2Vlvula de Bola de PVC ( 1/2 in)-4.26789936

3Vlvula de Bola de acero ( 1/2 in)-3.20092452

4Vlvula de compuerta ( 1 in)-6.66859275

5Vlvula de Bola de PVC ( 1 in)-0.666859275

6Codo de 90 (1 in)-0.666859275

7TE de PVC (1 in ) (A)-1.06697484

7TE de PVC (1 in ) (B)-2.93418081

8Codo de 45 (1 in)-1.06697484

9Accesorio de 2 a 1 ( A)-1.467090405

9Accesorio de 2 a 1 ( B)-1.86720597

10Reduccin de 1 in a 3/4 in -2.534065245

11Tubo en forma de curva ( 1/2 in)-0.53348742

12Expansor de Tubo ( 1/2 a 3/4 in)2.267321535

13Expansor de Tubo ( 3/4 a 1 in)0.26674371

En estos datos podemos observar que donde hay una mayor cada de presin es en vlvula de compuerta de pulgada y donde hay una menor cada de presin es la tubera en curva de pulgada. En los expansores de tubera de a y de a 1 pulgada podemos observar que hay un aumento de la presin ya que el dimetro aumenta.

Graficas

En la grafica podemos observa como ms detalle las cadas de presin en los diferentes accesorios.

No. De AccesorioAccesorios Presentes

1Vlvula de compuerta ( 1/2 in)

2Vlvula de Bola de PVC ( 1/2 in)

3Vlvula de Bola de acero ( 1/2 in)

4Vlvula de compuerta ( 1 in)

5Vlvula de Bola de PVC ( 1 in)

6Codo de 90 (1 in)

7aTE de PVC (1 in ) (A)

7bTE de PVC (1 in ) (B)

8Codo de 45 (1 in)

9aAccesorio de 2 a 1 ( A)

9bAccesorio de 2 a 1 ( B)

10Reduccin de 1 in a 3/4 in

11Tubo en forma de curva ( 1/2 in)

12Expansor de Tubo ( 1/2 a 3/4 in)

13Expansor de Tubo ( 3/4 a 1 in)

ConclusionesNuestra conclusin es que en todo accesorio habr alguna cada de presin ya sea muy pequea o muy grande. En algunos casos e la medicin obtuvimos una cada de presin positiva esta nos dice que hay un aumento de presin debido por el accesorio por el que circula.

Sugerencias y recomendaciones Tener sumo cuidado con el manmetro de mercurio ya que podra llegar agua con el mercurio y contaminar aparte de de tener una medicin errnea.

Bibliografa

1. Geankoplis, Christie John. (2013). Principios de transferencia de momento lineal y balances globales. Procesos de transporte y principios de separacin Editorial Patria.

2. McCabe W. L., Smiths C., Harriot P.(2007). OPERACIONES UNITARIAS EN INGENIERA QUMICA. Mxico. McGraw-Hill/Interamericana Editores, S.A. de C.V.

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