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    Practica valvulas2 Practica valvulas2 Document Transcript

    • INSTITUTO TECNOLOGICO DE MEXICALI + MAESTRO: Norman Rivera Pasos ALUMNO: Acosta Orozco Amanda Paulina Alonso Zavala Sthefanie Cecilia MATERIA: Laboratorio integral I TEMA: Practica: perdida de carga en válvulas 2010-05-24 Práctica Válvulas
    • Índice Marco teórico…………………………………………………………………………………..3 Material y equipo……………………………………………………………………………..8 Modelo matemático………………………………………………………………………….9 Variables y parámetros…………………………………………………………………….9 Diseño de la practica……………………………………………………………………….10 Resultados………………………………………………………………………………………11 Conclusión………………………………………………………………………………………14 Bibliografía…………………………………………………………………………………….14 Práctica Válvulas
    • Marco teórico Pérdidas de carga A medida que un fluido fluye por un conducto, tubería o algún otro conducto, ocurren pérdidas de energía debidas a la fricción; tales pérdidas de energía se llaman pérdidas mayores. Las pérdidas debidas a cambios puntuales en las condiciones del flujo, por ejemplo: cambios de dirección, reducciones o expansiones en el área de paso del flujo, elementos externos como válvulas, filtros, etc., se conocen como pérdidas menores. Tales pérdidas de energía traen como resultado una disminución de la presión entre dos puntos del sistema de flujo. Las pérdidas de presión en un sistema de tuberías se deben a varias características del sistema. • Rozamiento en la paredes de la tubería, que es función de la rugosidad de la superficie interior de la misma, el diámetro interior de la tubería y de la velocidad, densidad y viscosidad del fluido. • Cambios en dirección del flujo. • Obstrucciones en el paso del flujo. • Cambios repentinos o graduales en la superficie y contorno del paso del flujo. Pérdidas mayores La pérdida de energía debida a la fricción corresponde a la energía que se utiliza en vencer los esfuerzos de corte existentes en el sistema. La fricción es proporcional a la cabeza de velocidad del flujo (v2/ 2g) y al cociente entre la longitud y el diámetro de la corriente de flujo. Para el caso del flujo en tuberías, las pérdidas mayores se expresan según la Ecuación de Darcy: El fluido en un sistema de tubería típico pasa a través de varias uniones, válvulas, flexiones, codos, ramificaciones etc. Dichos componentes (accesorios) interrumpen el suave flujo del fluido y provocan perdidas Práctica Válvulas
    • adicionales debido al fenómeno de separación de mezcla del flujo que producen. En un sistema típico, con tubos largos, estas perdidas son menores en comparación con la perdida de carga por fricción en los tubos (perdidas mayores) y se llaman perdidas menores. Pérdidas menores Se considera que tales pérdidas ocurren localmente en el disturbio del flujo. Estas ocurren debido a cualquier disturbio del flujo provocado por curvaturas o cambios en la sección. Son llamadas pérdidas menores porque pueden despreciarse con frecuencia, particularmente en tuberías largas donde las pérdidas debidas a la fricción son altas en comparación con las pérdidas locales. Sin embargo en tuberías cortas y con un considerable número de accesorios, el efecto de las pérdidas locales será grande y deberán tenerse en cuenta. Válvulas Una válvula se puede definir como un aparato mecánico con el cual se puede iniciar, detener o regular la circulación (paso) de líquidos o gases mediante una pieza movible que abre, cierra u obstruye en forma parcial uno o más orificios o conductos. Las válvulas son unos de los instrumentos de control más esenciales en la industria. Debido a su diseño y materiales, las válvulas pueden abrir y cerrar, conectar y desconectar, regular, modular o aislar una enorme serie de líquidos y gases, desde los más simples hasta los más corrosivos o tóxicos. Sus tamaños van desde una fracción de pulgada hasta 30 ft (9 m) o más de diámetro. Pueden trabajar con presiones que van desde el vació hasta mas de 20000 lb/in² (140 Mpa) y temperaturas desde las criogénicas hasta 1500 °F (815 °C). En algunas instalaciones se requiere un sellado absoluto; en otras, las fugas o escurrimientos no tienen importancia. La palabra flujo expresa el movimiento de un fluido, pero también significa para nosotros la cantidad total de fluido que ha pasado por una sección de terminada de un conducto. Caudal es el flujo por unidad de tiempo; es decir, la cantidad de fluido que circula por una sección determinada del conducto en la unidad de tiempo. Las válvulas distorsionan las líneas normales de flujo, creando unas turbulencias que provocan una caída de presión adicional en el circuito. La Práctica Válvulas
    • determinación de L/D, K o V C para una válvula, es siempre experimental, variando, para un mismo tipo según el fabricante. Las válvulas se consideran como accesorios que sirven para regular un flujo y que sirven para aislar equipos o tuberías para su mantenimiento. El diseño de una válvula debe evitar deformaciones así como cambios de presión y temperatura para que estos no establezcan una mala alineación en las superficies de sellado. Existen dos grandes grupos de válvulas - Las de corte de flujo en donde sus dos posiciones extremas (totalmente abiertas y totalmente cerradas) es su función principal. - Válvulas de regulación en donde su función principal es poder regular el flujo de acuerdo con las necesidades del proceso. Las válvulas a utilizar en esta práctica son • Válvula de bola • Válvula de asiento inclinado • Válvula de diafragma Válvula de asiento inclinado Las válvulas de asiento, también llamadas de globo (debido a la forma esférica de los primeros modelos utilizados) En una válvula de asiento, el fluido circulan a través de una pequeña abertura y cambia varias veces de dirección. El obturador tiene un movimiento lineal. La mayoría de los vástagos son roscados, permitiendo su avance mediante múltiples giros, como en las actuadas de forma manual con volante. Las válvulas de globo automatizadas pueden tener vástagos sin rosca, y el desplazamiento lineal viene directamente proporcionado por el actuador. La válvula de globo es muy utilizada en la regulación de fluidos para controlar la. La geometría del obturador caracteriza la curva de regulación, siendo lineal para obturadores parabólicos. Son de uso frecuente gracias a su poca fricción y pueden controlar el fluido con la estrangulación al grado deseado. El cierre puede ser metal-metal lo cual permite su uso en condiciones críticas. Las pérdidas de carga son importantes. Elmovimiento lineal del eje es más corto que en las válvulas de compuerta, lo que ahorra tiempo y desgaste. Aún Práctica Válvulas
    • así, las válvulas de globo de grandes tamaños requieren de grandes actuadores. El ensamblaje de la válvula de globo permite su reparación sin tener de desmontarla de la instalación. Válvula de bola Una válvula de bola, conocida también como de "esfera", es un mecanismo que sirve para regular el flujo de un fluido canalizado y se caracteriza porque el mecanismo regulador situado en el interior tiene forma de esfera perforada. Se abre mediante el giro del eje unido a la esfera o bola perforada, de tal forma que permite el paso del fluido cuando está alineada la perforación con la entrada y la salida de la válvula. Cuando la válvula está cerrada, el agujero estará perpendicular a la entrada y a la salida. La posición de la maneta de actuación indica el estado de la válvula (abierta o cerrada). Este tipo de válvulas no ofrecen una regulación tan precisa como la de una válvula de globo pero se puede utilizar para este fin en ocasiones puntuales. Las válvulas de bola manuales pueden ser cerradas rápidamente, lo que puede producir un golpe de ariete. Por ello y para evitar la acción humana pueden estar equipadas con un actuador ya sea neumático, hidráulico o motorizado.No hay obstrucción al flujo. Se utiliza cuando se quieren minimizar las pérdidas. Válvula de diafragma Las válvulas de diafragma son de vueltas múltiples y efectúan el cierre por medio de un diafragma flexible sujeto a un compresor. Cuando el vástago de la válvula hace descender el compresor, el diafragma produce sellamiento y corta la circulación Esta válvula ofrece ventajas, imposibles para otros tipos de válvulas. Dan un paso suave, laminar y sin bolsas de fluido, sirviendo para controlar el caudal Práctica Válvulas
    • y producen un cierre estanco aun existiendo sólidos en suspensión en la tubería. En ciertas posiciones estas válvulas son auto purgables. El total aislamiento de las partes internas, de la corriente, impide la contaminación y corrosión del mecanismo de operación. Su mantenimiento es extremadamente sencillo. Cuando el tipo de paso es recto está abierta, su diafragma está levantado, el flujo es total y laminar en cualquier dirección. Cuando está cerrada, el diafragma sella para obtener un cierre positivo, aun con materiales arenosos o fibrosos en la tubería. El de paso total suele usarse en industria de bebidas, ya que permite su limpieza con el "cepillo en forma de bola", ya sea con vapor o sosa cáustica, sin abrir ni desmontar la válvula de la tubería. Práctica Válvulas
    • Equipo Mesa hidrodinámica Práctica Válvulas
    • Modelo matemático Dividiendo entre γ Pero Entonces tenemos para un calcular conociendo : Y para calcular experimentalmente con : Variables y parámetros Presión (mbar) Flujo de agua (l/min) Temperatura (°C) Práctica Válvulas
    • Diseño de la práctica • Conectar las mangueras a la mesa hidrodinámica el tubo ubicado en la parte más posterior de la mesa, asegurándose de que estén bien colocadas, evitando así la salida de flujo. • Conectar primero la válvula de bola en la sección entre las roscas de conexión. • Conectar las mangueritas para medir el diferencial de presión en los puertos de medición. • Encender la mesa hidrodinámica para iniciar con la purga, y abrir la válvula para asegurase que no quede nada de aire dentro de las mangueras, con la finalidad de que no altere la lectura de la diferencia de presión. • Una vez purgadas las mangueras se desconectan las mangueritas de los puertos, para poder calibrar y verificar a cero el medidor de flujo. • Volver a conectar las mangueritas en los puertos y abrir más o menos 3 vueltas cada valvulita de los puertos de medición de presión. • Abrir la válvula de la mesa hidrodinámica completamente, así como la válvula de bola y empezar la toma de las medidas de flujo y diferencial de presión desde abertura total hasta diferentes ángulos de cierre. • Repetir el procedimiento para las válvulas de diafragma y de asiento inclinado. Práctica Válvulas
    • Resultados ∆p Válvul Medici Q (L/ Q (mba ∆p hLexperime hL a ón min) (m³/seg) r) (Pa) V Re f tal teorico 0.000358 0.19 0.44554 14200.79 0.004506 0.03490702 Bola 1 21.5 33 19.3 3 99 38 79 2 1.97E-05 0.000343 0.51 0.42689 13606.34 0.004703 0.03204574 5.288E-0 2 20.6 33 51.8 8 9 2 69 1 5 0.92 0.40410 12879.78 0.004969 0.02871475 9.473E-0 3 19.5 0.000325 92.8 8 34 97 03 4 5 0.000306 1.31 0.38130 12153.23 0.005266 0.02556651 0.00013 4 18.4 67 131.8 8 78 75 09 5 45 0.000273 1.62 0.33986 10832.23 0.005908 0.02031063 0.00016 5 16.4 33 162.7 7 13 34 29 9 61 0.000273 1.96 0.33986 10832.23 0.005908 0.02031063 0.00020 6 16.4 33 196.5 5 13 34 29 9 06 Práctica Válvulas
    • ∆p hL Medici Q (L/ Q (mba ∆p experimet hL Válvula ón min) (m³/seg) r) (Pa) V Re f al teorico Asiento Inclina 0.43518 13870.54 0.004469 0.0222015 3.062E- do 1 21 0.00035 3.0 0.03 83 28 9 46 06 0.000333 0.16 0.41446 13210.04 0.004693 0.0201374 1.705E- 2 20 33 16.7 7 5 07 4 57 05 0.000316 0.39 0.39374 12549.53 0.004940 0.0181740 4.053E- 3 19 67 39.7 7 18 87 42 55 05 0.59 0.37301 11889.03 0.005214 0.0163113 6.064E- 4 18 0.0003 59.4 4 85 67 89 4 05 0.000283 0.78 0.35229 11228.53 0.005521 0.0145493 8.024E- 5 17 33 78.6 6 53 46 65 12 05 0.000266 0.94 0.33157 10568.03 0.005866 0.0128879 9.647E- 6 16 67 94.5 5 2 26 75 72 05 1.05 0.31084 9907.530 0.006257 0.0113273 0.00010 7 15 0.00025 105.6 6 88 56 87 19 78 0.000233 1.19 0.29012 9247.028 0.006704 0.0098673 0.00012 8 14 33 119.9 9 55 52 86 54 24 0.000216 1.32 0.26940 8586.526 0.007220 0.0085080 0.00013 9 13 67 132.2 2 23 49 61 75 5 1.44 0.24867 7926.024 0.007822 0.0072494 0.00014 10 12 0.0002 144.7 7 9 45 33 84 77 0.000183 1.70 0.22795 7265.522 0.008533 0.0060915 0.00017 11 11 33 170.1 1 58 41 45 81 36 Práctica Válvulas
    • Q Medició (L/min ∆p (L/ ∆p hL a n ) Q (m³/seg) min) (Pa) V Re f experimetal hL m 0.0003333 0.48 13210.040 0.02013745 1 20 3 48.3 3 0.414465 7 0.0048448 7 4 0.0003166 0.78 0.393741 12549.538 0.0050997 0.01817405 2 19 7 78.1 1 8 7 9 5 7. 1.09 0.373018 11889.036 0.0053831 3 18 0.0003 109.2 2 5 7 1 0.01631134 0.0 0.0002833 1.37 0.352295 11228.534 0.0056997 0.01454931 4 17 3 137.5 5 3 6 6 2 0.0 0.0002666 1.60 10568.032 0.01288797 5 16 7 160.4 4 0.331572 6 0.006056 2 0.0 1.85 0.310848 9907.5305 0.0064597 0.01132731 6 15 0.00025 185.3 3 8 6 3 9 0.0 Práctica Válvulas
    • Conclusion En esta practica se utilizo la mesa de hidrodinamica en la cual se obtuvieron varias mediciones con diferentes tipos de valvulas en las cuales se tuvieron perdidas de carga. Se observo con cada valvula fueron diferentes las mediciones lo que nos dice que depende de las caracteristicas de la valvula sera la perdida. Bibliografía Mecánica de fluidos robert l. mott Flujo de fluidos CRANE Mecánica de fluidos victor L. Streeter E. Benjamnin Wyle 9na ed. Práctica Válvulas