INSTITUTO TECNOLÓGICO DE DURANGO

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍAS QUÍMICA Y BIOQUÍMICA

PRÁCTICA NO. 3:

INTRODUCCIÓN AL ESTUDIO DE FLUJO DE FLUIDOS Y BOMBAS

Integrantes del equipo:

12041052 Delgado Barraza Diego

12041076 García Gabriela

12041085 Hernández Contreras Rafael

12041098 Pulgarín Terrones Itzel Denisse

10041042 Pacheco Moran Ian Manuel Alejandro

Ingeniería Química

6W

Laboratorio Integral I

Facilitador:

Ing. Óscar Alan Barraza Duarte

Victoria de Durango, Dgo. 11 de marzo del 2015.

Contenido

CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN..............................................................................................2

1.1 Resumen.............................................................................................................................2

1.2 Objetivos............................................................................................................................2

1.2.1 Objetivo general..........................................................................................................2

1.2.2 Objetivos específicos...................................................................................................2

CAPÍTULO 2. MARCO TEÓRICO............................................................................................2

CAPÍTULO 3. METODOLOGÍA...............................................................................................2

3.1 Material y sustancias utilizadas..........................................................................................2

3.2 Desarrollo de la práctica....................................................................................................2

CAPÍTULO 4. ANÁLISIS DE RESULTADOS.........................................................................2

4.1 Cálculos..............................................................................................................................2

4.2 Resultados..........................................................................................................................2

4.3 Observaciones....................................................................................................................2

CAPÍTULO 5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.................................................2

Referencias..................................................................................................................................2

CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN

1.1 Resumen

Durante el desarrollo de ésta práctica, las acciones principales consistieron en hacer la

medición del circuito de estudio de flujo de fluidos y bombas a pequeña escala con el cual

cuenta el laboratorio de Ingeniería Química del Instituto Tecnológico de Durango, con la

finalidad de conocer la longitud de los tubos mediante el uso del flexómetro, su diámetro

exterior con el uso del Vernier, las características del material del cual está fabricado el

circuito, las características de las bombas medidores que se utilizan y comprender un poco

más a fondo su funcionamiento y estructura, y todo este conocimiento será utilizado para

prácticas posteriores y el desarrollo en la industria.

1.2 Objetivos

1.2.1 Objetivo general

Comprender y esquematizar el equipo de estudio de flujo de fluidos y bombas a pequeña

escala para así poder realizar las prácticas posteriores de caída de presión y determinación del

número de Reynolds (Re).

1.2.2 Objetivos específicos

Tomar mediciones y hacer bosquejo del equipo de estudio de flujo de fluidos y bombas a

pequeña escala anotando la cedula de la tubería, los accesorios y midiendo diámetros y

longitudes tanto de tubería como de “Tes”, codos, válvulas, etc.

Esquematizar el circuito de flujo de fluidos y listar los accesorios presentes en este.

CAPÍTULO 2. MARCO TEÓRICO

El comportamiento de los fluidos es importante en el estudio de la ingeniería y constituye uno

de los fundamentos del estudio de las operaciones básicas. Es esencial un conocimiento de los

fluidos, no solo para el tratamiento exacto de los problemas sobre el movimiento de los

mismos a través de tuberías, bombas y toda clase de aparatos, sino también para el estudio del

flujo de calor y de muchas operaciones de separación que depende de la difusión y de la

transferencia de materia.

Bombas:

Los fluidos son transportados a través de tuberías, conexiones y equipos por medio de bombas.

Sin embargo la función principal de ellos no es el transporte, sino agregar energía al fluido.

Este incremento de energía puede ser usado para aumentar la presión, la velocidad o para

transportar el fluido a una cierta altura.

Tuberías:

Algunos procesos químicos frecuentemente se efectúan en estado fluido y usualmente el fluido

se transporta de una parte del proceso a otro mediante tuberías de sección transversal. La

tubería puede ser fabricada en cualquier material de construcción disponible, dependiendo de

las propiedades corrosivas del fluido que va a ser manejado y de la presión de flujo.

Tales materiales como el vidrio, concreto, asbesto, acero, plástico, madera y muchos otros

usados con frecuencia en la construcción. Mientras que el de acero, fierro, cobre y latón son

los materiales de tuberías más comunes encontrados en la industria del proceso.

CAPÍTULO 3. METODOLOGÍA

3.1 Material y sustancias utilizadas

• Material:

1 Flexómetro

1 Vernier

Desarrollo de la Práctica

1. Para comenzar se midieron con el Vernier los diámetros externos de todas las tuberías

del circuito, así como de las secciones de las válvulas.

2. A continuación con ayuda del flexómetro se determinaron las medidas de los

segmentos de tubería a lo largo de todo el sistema.

3. Se registró el tipo de medidores de caudal y presión utilizados en el sistema, así como

sus rangos de operación.

4. Posteriormente se anotaron las características técnicas de las dos bombas con que

cuenta el sistema.

5. Se tomó nota de los distintos accesorios que se encuentran a lo largo de la red de

tuberías.

6. Finalmente, se registraron los componentes presentes en el panel de control.

CAPÍTULO 4. ANÁLISIS DE RESULTADOS

CARACTERÍSTICAS DE LAS BOMBAS

Campo de prestaciones

Caudal hasta 160 l/min (9.6 m³/ h)

Altura manométrica hasta 57 m

Limites de utilizo

Altura de aspiración manométrica hasta

7 m

Temperatura del líquido de -10 °C hasta +90 °C (en la versión con rodete en tecno polímero

+40 °C)

Temperatura ambiente hasta +40 °C

Presión máx. En el cuerpo de la bomba:

– 6 bares para CP 600-610-620

– 10 bares para CP 650-660-670-650M-660M-670M

Funcionamiento continúo S1

UTILIZOS E INSTALACIONES

Son recomendadas para bombear agua limpia, sin partículas abrasivas y líquidos

químicamente no agresivos con los materiales que constituyen la bomba.

Por su confiabilidad y simplicidad encuentran un amplio utilizo en el sector doméstico y civil,

particularmente para la distribución del agua acopladas a pequeños o medianos tanques

autoclaves, para el vaciado o para la irrigación de huertos o jardines.

La instalación se debe realizar en lugares cerrados o protegidos de la intemperie.

Las bombas que utilizamos en el circuito son el modelo CPm 600 monofásica, con una

potencia de 0.37 Kw y 0.50 Hp. Y el consumo de Amperios 5 A.

Componente Características constructivas

Cuerpo bomba Hierro fundido, con bocas roscadas ISO 228/1

Tapa Acero inoxidable AISI 304 (en hierro para CP 650-660-670-650M-660M-670M)

Rodete Acero inoxidable AISI 304

Eje motor Acero inoxidable EN 10088-3 - 1.4104

Sello mecánico

Rodamientos

Condensador

Motor eléctrico CPm: monofásica 220 V - 60 Hz con protección térmica incorporada en el bobinado

4.X CARACTERÍSTICAS DE LOS MEDIDORES.

Dentro del circuito analizado de flujo de fluidos y bombas, encontramos dos medidores

principales, el Rotámetro y los Manómetros.

El Rotámetro es un Instrumento utilizado para medir caudales, tanto de líquidos como de

gases que trabajan con un salto de presión constante. Se basan en la medición del

desplazamiento vertical de un “elemento sensible”, cuya posición de equilibrio depende del

caudal circulante que conduce simultáneamente a un cambio en el área del orificio de pasaje

del fluido, de tal modo que la diferencia de presiones que actúan sobre el elemento móvil

permanece prácticamente constante. Su operación está basada en el principio de área variable,

donde el flujo del fluido actúa sobre un flotador en un tubo delgado, incrementando el área de

paso del fluido. Ante un aumento del flujo, la altura del flotador es incrementada, siendo

directamente proporcional al flujo. El flotador se mueve de forma vertical en el tubo en

proporción, al flujo del fluido y al área entre el flotador y las paredes del tubo, alcanzado una

posición de equilibrio entre la fuerza ejercida por el fluido y la fuerza gravitacional. Para

satisfacer el equilibrio de fuerzas, el flotador del rotámetro asume distintas posiciones para

cada flujo del fluido. El rotámetro es muy popular porque tiene una escala lineal, un gran

rango de medición y una baja caída depresión, es simple de instalar y mantener, puede ser

construido con diversos materiales dependiendo del rango de presiones y temperaturas en la

cual va a trabajar. El tubo puede ser de vidrio y el flotador de acero inoxidable para favorecer

la resistencia a la corrosión. La escala del rotámetro puede ser calibrada para una lectura

directa del flujo del líquido o aire.

El Rotámetro de este circuito, tiene la capacidad de hacer mediciones entre 10 y 3000 litros

por hora, a una temperatura promedio de 20° C (agua) y está compuesto de PVC SK20 de

11/2in.

El Manómetro es un instrumento utilizado para la medición de la presión en los fluidos,

generalmente determinando la diferencia de la presión entre el fluido y la presión local.

En la mecánica la presión se define como la fuerza por unidad de superficie que ejerce un

líquido o un gas perpendicularmente a dicha superficie.

La presión suele medirse en atmósferas (atm); en el sistema internacional de unidades (SI), la

presión se expresa en Newton por metro cuadrado; un newton por metro cuadrado es un pascal

(Pa). La atmósfera se define como 101.325 Pa, y equivale a 760 mm de mercurio en un

barómetro convencional.

Cuando los manómetros deben indicar fluctuaciones rápidas de presión se suelen utilizar

sensores piezoeléctricos o electrostáticos que proporcionan una respuesta instantánea.

Hay que tener en cuenta que la mayoría de los manómetros miden la diferencia entre la

presión del fluido y la presión atmosférica local, entonces hay que sumar ésta última al valor

indicado por el manómetro para hallar la presión absoluta.

Los Manómetros ubicados en diferentes secciones del circuito, tienen diferentes rangos de

presión y en diferentes unidades: A continuación se muestra una tabla con dichos rangos de

presión:

Manómetro Rango en Kg/cm2 Rango en lb/in2

1 0-4 0-56

2 0-2 0-28

3 0-2 0-28

4 76-1 30-14

5 76-1 30-14

CARACTERÍSTICAS DE LAS TUBERÍAS.

EconomíaEl uso de Tubería Hidráulica de PVC representa un ahorro significativo en el costo final de la instalación.

ResistenciaQuímica la Tubería Hidráulica de PVC no permiten la corrosión e incrustación de los elementos.

Bajo Peso El PVC es ligero y facilita las maniobras de almacenaje, trasporte e instalación.

Durabilidad Para aplicaciones en donde se requiere de resistencia química la Tubería Hidráulica de PVC son la mejor opción es por eso que el tiempo de vida útil es el de mayor durabilidad.

Instalación Debido a su ligereza en peso, facilidad de corte y rapidez de instalación no se requiere de herramientas especializadas.

Coeficiente de FricciónLa superficie interior de la Tubería Hidráulica de PVC es tersa por lo que reduce en un 10% las perdidas por fricción respecto a las demás tuberías.

CAPÍTULO 5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

En este apartado debe hacerse un análisis de los resultados obtenidos, con el propósito de

compararlos con los resultados esperados teóricamente; si el experimento consiste en medir o

determinar constantes o propiedades ya conocidas (como la aceleración debida a la gravedad o

la densidad de algún líquido), deben compararse los resultados experimentales con los valores

aceptados comúnmente. Las conclusiones se hacen con base en la comparación entre los

resultados obtenidos y los valores teóricos que muestra la literatura química, exponiendo las

causas de las diferencias y el posible origen de los errores.

En esta sección tienes que responder las siguientes preguntas: a) ¿Qué te dicen tus datos

respecto al experimento? b) ¿Qué sucedió en la práctica? c) ¿Qué aprendiste al completar esta

práctica?

Deberán incluirse las posibles observaciones o sugerencias que se consideren importantes para

la realización del experimento en futuras ocasiones.

SE DEBE INCLUIR EL RESULTADO OBTENIDO DE LA PRÁCTICA,

RECOMENDACIONES Y CONCLUSIONES GRUPALES.

El flujo de fluidos en tuberías es un tema muy importante en Ingeniería Química, que tiene

como principal objetivo el movimiento y cambio de masa y energía de un punto a otro. Con

esta práctica esquematizamos y comprendimos el funcionamiento del equipo de estudio de

flujo de fluidos y bombas a pequeña escala y obtuvimos el conocimiento necesario para

realizar cálculos de perdida de energía por fricción y pérdida de presión en el equipo.

Referencias

EcuRed. Rotámetro. Consultado en Marzo 2015 y disponible en línea en:

<http://www.ecured.cu/index.php/Rot%C3%A1metro>

El Manómetro, Consultado en Marzo de 2015 y disponible en línea en:

<http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/medidores/manometro/manometro.html>

Julian C. Smith. Operaciones básicas de ingeniería química. Volumen 1. McCabe, 2003.