Practica no.5 Lab I
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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.
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OBJETIVOS
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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.
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MARCO TEÓRICO
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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°.
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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.
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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
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MATERIALES Y REACTIVOS
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Mesa Hidrodinámica Balde Bomba Sumergible
Agua destilada Solución Ácido
Cítrico (2%)
Materiales Reactivos
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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.
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• REALIZACIÓN DE PRUEBAS
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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.
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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.
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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.
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Se cierran la llaves.
Se conectan las mangueras.
Se abre la válvula y se enciende la bomba.
Se abren las llaves.
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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.
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• MANTENIMIENTO Se divide en dos
pasos: Eliminación de
sedimentos. Enjuague.
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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.
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ENJUAGUE Se realizan los pasos anteriores con agua
destilada.
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PRUEBAS REALIZADAS
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TUBOS LISOS
Tubo Galvanizado Tubo de Cobre Tubo de PVC
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ACCESORIOS
Reducción Ensanchamiento Codo Recto Codo Curvo (3)
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VÁLVULAS Retención de Bola Diafragma Asiento Inclinado
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DATOS DE PRUEBA OBSERVADOS
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• ANTES DEL MANTENIMIENTO
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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
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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
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• DESPUÉS DEL MANTENIMIENTO
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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
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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
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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
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DATOS DE PRUEBA CALCULADOS
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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
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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
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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
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REDUCCIÓN Datos:
=Rugosidad:
f=0.025
Caída de presión:
Δp=4.16 mbar
![Page 37: Practica no.5 Lab I](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062313/55ba07b8bb61ebbe668b45a0/html5/thumbnails/37.jpg)
REDUCCIÓN TUBO COMPLETO Datos:
=
Rugosidad:
F=0,024
Caída de presión:
Δp=10.61 mbar
![Page 38: Practica no.5 Lab I](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062313/55ba07b8bb61ebbe668b45a0/html5/thumbnails/38.jpg)
ENSANCHAMIENTO
Datos:
=Para la rugosidadf=0.027
Caída de presión:
Δp=0.15 mbar
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ENSANCHAMIENTO TUBO COMPLETO
Datos:
=Rugosidad:
f=0.025
Caída de presión:
Δp=12.07 mbar
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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
![Page 41: Practica no.5 Lab I](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062313/55ba07b8bb61ebbe668b45a0/html5/thumbnails/41.jpg)
ENSANCHAMIENTO
Otra manera de obtener el resultado:(consideramos algunos datos iguales)Re= A=f=0.027V= 1.39 m/sAhora debemos obtener K
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Flujo (l/min)Valor
Observado (mbar)
Valor Calculado
(mbar)
Reducción 18.1 27.7 1.07
Ensanchamiento 19 1 4.401
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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
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VÁLVULA DE RETENCIÓN DE BOLA
Datos: Caída de presión:
![Page 45: Practica no.5 Lab I](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062313/55ba07b8bb61ebbe668b45a0/html5/thumbnails/45.jpg)
VÁLVULA DE DIAFRAGMA
Datos: Válvula
completamente abierta.
Caída de presión:
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VÁLVULA DE ASIENTO INCLINADO
Datos: Válvula
completamente abierta.
Caída de presión:
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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
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CONCLUSIONES
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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.