Transcript Fredes.EIQ_303_01_COMPLEMENTO

EIQ_303
Andrea Fredes
1
FLUIDO
SUSTANCIA QUE SE DEFORMA CONTINUAMENTE CUANDO SE LE
APLICA UNA TENSIÓN CORTANTE
TIPOS DE FLUJO
FLUJO LAMINAR
flujo laminar:
Las partículas se mantienen en forma
paralela
y
uniforme
durante
su
movimiento.
Su movimiento es en capas lisas y
planas longitudinales que se deslizan
unas sobre las otras.
flujo turbulento:
Las partículas tienen movimientos
irregulares (longitudinal y transversal)
entremezclándose unas con otras de
forma intensa
FLUIDO DESPLAZANDOSE
ORDENADO EN CAPAS
FLUJO TURBULENTO
PARTICULAS EN DESORDEN
EIQ_303
Andrea Fredes
2
PERFIL DE VELOCIDADES
Flujo laminar:
• presenta una mayor velocidad en
el centro.
• debido a la fricción entre capas la
velocidad disminuye hacia las
paredes.
• la velocidad en las paredes es cero
Flujo turbulento:
• la velocidad es la misma en el sector
central
• la velocidad disminuye bruscamente
próximo a las orillas
• se forma una delgada capa laminar
EIQ_303
Andrea Fredes
3
NÚMERO DE REYNOLDS
Es un parámetro adimensional que nos sirve para determinar si el flujo
es laminar o turbulento
VD
Re =
‫ע‬
SI:
V: VELOCIDAD MEDIA DEL FLUIDO (m/s)
D: DIÁMETRO DEL TUBO (m)
‫ ע‬: VISCOSIDAD CINEMÁTICA (m2/s)
Re < 2100  FLUJO LAMINAR
2100 < Re < 10000  FLUJO EN TRANSICIÓN
Re > 10000  FLUJO TURBULENTO
Para tener flujo laminar:
• El diámetro debe ser pequeño
• La velocidad fluido baja
• La viscosidad del líquido alta
EIQ_303
Andrea Fredes
4
Bombeo es la operación de
elevar agua desde un nivel
inferior a otro superior
(aumentar la presión)
Una bomba se evalúa por la
altura a la que es capaz de
elevar agua
Si se mide la presión a la
entrada y salida de un
componente, la presión a la
salida será menor.
Esta caída de presión se
expresa en metros de la
columna de agua
EIQ_303
Andrea Fredes
5
Alimentación por gravedad:
Un silo situado por encima de la línea de
proceso. A través de un depósito regulador
en el cual se mantiene un nivel constante , el
producto baja hasta la línea de proceso
donde es tratado.
La presión es la suficiente para que el
producto pase por la línea.
En
plantas
de
proceso
modernas en donde se tratan
grandes caudales de producto
es
difícil
utilizar
la
alimentación por gravedad y
en este caso se requerirán
bombas que sean capaces de
generar presiones sobre los
30 [m] de la columna de agua.
EIQ_303
Andrea Fredes
6
RESISTENCIA AL FLUJO:
Cada componente de una línea ofrece resistencia al flujo de líquido.
• En tuberías rectas la resistencia se debe a la fricción entre el líquido y las
paredes internas
• En las esquinas (codos) hay una fricción adicional por el cambio de dirección
del líquido
• En los accesorios (válvulas y otros) por los cambios de sección
RESISTENCIA EN TUBERIAS RECTAS
L V2
hf = ƒ
D 2gc
EIQ_303
Andrea Fredes
7
PRINCIPIO DE LA CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA
EN TODO SISTEMA HIDROSTÁTICO SE TIENE QUE
NO CAMBIA DE VALOR
V2
P
ρ + 2 gc+ z = Cte
z : Altura respecto a un nivel de
referencia
ENERGÍA POTENCIAL O DE POSICIÓN
ENERGIA CINÉTICA O DE VELOCIDAD
ENERGÍA DE PRESIÓN
PRINCIPIO DE BERNOULLI
EIQ_303
Andrea Fredes
8
LUEGO DESGLOSANDO BERNOULLI SE PUEDE AFIRMAR QUE:
P1
V1 2
P2
V2 2
ρ + 2 gc+ z1 = ρ + 2 gc + z2
Si no hay disipación, la energía entre dos estados cualquiera
de un fluido en un circuito es la misma
SI EL SISTEMA INCLUYE UNA BOMBA QUE PROPORCIONA UN TRABAJO W
P2
V22
P1
V1 2
W = ρ + 2 g + z2 - ρ + 2 g + z1
c
c
EIQ_303
Andrea Fredes
9
PARA FLUJO LAMINAR
VD
Re =
< 2000
‫ע‬
64
ƒ=
Re
FLUJO TURBULENTO
TUBERÍA LISA
Re < 100.000
0,316
ƒ=
Re1/4
TUBERIA RUGOSA
CON LA RUGOSIDAD RELATIVA =
Y REYNOLDS
VD
Re =
‫ע‬
ε
D
DIAGRAMA
DE
MOODY
EIQ_303
Andrea Fredes
ƒ
10
EIQ_303
Andrea Fredes
11
Ejemplo:
Determinar la pérdida de energía en el flujo de 8.000 litros por minuto de
un aceite de viscosidad cinemática 0,00001 m2/s a través de una tubería
de fundición de 300 [m] de longitud y de diámetro 200 [mm].
Datos:
Q = 8000 l/min
‫ = ע‬0,00001 m2/s
L = 300 m
D = 200 mm
TUBERÍA
FUNDICIÓN
GRAFICO
MOODY
V=
Q
8
=
= 4,24 m/s
2
A
3,14 * 0,2
* 60
4
Re =
ε = 0,0259 cm
ƒ = 0,024
V D 4,24 * 0,2
=
= 84.800
‫ע‬
0,00001
ε 0,0259
=
= 0,0013
D
20
L V2
hf =ƒ
D 2g
300 4,242
= 32.99[ N-m/kg]
hf = 0,024
0,2 2 * 9,81
EIQ_303
Andrea Fredes
12
EIQ_303
Andrea Fredes
13
EIQ_303
Andrea Fredes
14
EIQ_303
Andrea Fredes
15




El diseño básico de una válvula dictará si su
uso es para detener o controlar un flujo.
En la medida que su caída de presión
aumenta, aumentará las características de
controlador de flujo de una válvula.
Los dos tipos más comunes, son la de
compuerta y las de globo.
En general están compuestas de
◦ Cuerpo
◦ Vástago (se mueve para aumentar o disminuir el área de
flujo)
◦ Bonete (mantiene la posición del vástago y va unida al
cuerpo comúnmente a través de una unión roscada)
EIQ_303
Andrea Fredes
16





Diseño simple
Posee disco que se desliza en ángulo recto al
flujo.
Se usa principalmente para función On-Off
Es de baja caída de presión.
Existen diferentes tipos
◦ Espejo
◦ Compuerta inclinada
◦ Doble compuerta (aliviar sobreesfuerzos)
EIQ_303
Andrea Fredes
17





Por diseño es más apropiada para controlar
flujo
Fluido pasa a través de abertura (asiento)
Área se controla por disco colocado algo
paralelo a dirección de flujo
Caída de presión > que la de compuerta
Diferentes tipos
◦ Válvula en Y
◦ Válvula de aguja (gases)
EIQ_303
Andrea Fredes
18


Se usan para fluidos viscosos (barros,
líquidos corrosivos)
Están limitadas a presiones menores de 50
[psi] (debido a material flexible)
EIQ_303
Andrea Fredes
19



Son de gran utilidad por su maniobrabilidad
Existen de ¼, ½, ¾, y de una vuelta.
Se cierran o abren fácilmente
EIQ_303
Andrea Fredes
20




Consisten en una esfera (parte móvil)
En la esfera existe abertura por donde pasa
fluido cuando está alineada con línea
El nivel de temperatura, está limitado por el
sello plástico
No es necesario alineamiento estricto.
EIQ_303
Andrea Fredes
21


Son para uso On-Off
Su gran ventaja es que ocupan poco espacio
EIQ_303
Andrea Fredes
22



Permiten el flujo en un solo sentido
De gran utilidad a la salida de bombas,
cuando estas bombean a estanques en altura
Impiden que el líquido se devuelva, cuando la
bomba está detenida
EIQ_303
Andrea Fredes
23