Informe N°01 PDF

 

 

LABORATORIO DE OPERACIONES INDUSTRIALES DE FLUIDOS

INFORME Nº 1

IDENTIFICACIÓN DE LOS EQUIPOS DE OPERACIONES UNITARIAS Integrantes: Huaman Valenzuela, Diego   Fernandez Quispe, Saul   Serrano Carrasco, Yeraldin    Yantas Espiritu, Sheyla  

Grupo: C11-03-B Profesor: Ames Ramírez, Huguez

Fecha de realización: 23-08-19 Fecha de entrega: 05-09-19

2019-II

 

 

OPERACIONES INDUSTRIALES DE FLUIDOS

Cuestionario 1.  IDENTIFICACIÓN DE EQUIPO DE BOMBAS:

1.1.Observar el sistema de tubería, caudalímetro, válvulas, manómetros y vacuometros del equipo de bombeo.

G rafica N° 1.1 1.1.1.: .1.: Sistema de bombas. 

Sistema de bombas compuestas por:

  Tanque de recogida (350 L)   Tanque de calibrado con indicador de nivel (150 L)

 

  Bomba P1 con motor asíncrono trifásico de doble velocidad   Bomba P2 con motor en C.C de velocidad variable





pág. 2 

 

 

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    

Válvulas de bolas Válvulas de Globo Rotámetros Manómetros Vacuómetros



Grifos de sábado    Tuberías de descarga y de llenado



1.2.Identificar el sistema de control de bombas (cuadro).

F igur igura a N° 1. 1.2. 2.2. 2.::  Panel de control. 

Partes del Panel de control

1)  Llave de arranque 2)   Nivel de velocidad velocidad del motor motor conectado a la bomba bomba P1 3)  Testigo luminoso Verde-Rojo 4)   Nivel de velocidad velocidad del motor motor conectado a la bomba bomba P2 5)  Mostrador digital de Torque 6)  Mostrador digital de RPM de la bomba P2 7)  Amperaje 8)  Voltámetro

pág. 3 

 

 

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1.3.Hacer un diagrama de flujo pictórico del sistema para bombear con la bomba P1.

pág. 4 

 

 

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1.4.Hacer un diagrama del control de la bomba P1

pág. 5 

 

 

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1.5.Ubicar el manómetro de succión:

F igur igura a N° 1.5 .5.3 .3..: Manómetro de succión El manómetro de succión se encuentra conectado por debajo del flujómetro, pero colocado en la parte superior. Estos son llamados “Vacuómetros” el cual el 3 está  está   conectado a la bomba P1 y la 11 a la bomba P2. Las unidades en que mide son en Bar.

1.6.Ubicar el manómetro de descarga

Figura N°2: Manómetro de descarga pág. 6 

 

 

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Están conectados por encima del rotámetro, pero colocados a lado de los vacuómetros en la parte superior.

1.7.Identificar el caudalímetro y en que unidades está. Caudalímetro: m3/h

F igur igura a N° 1.7 .7.4 .4: Caudalímetro Los Caudalímetros o también conocido como rotámetro, es utilizado para medir caudales tanto de gases como de líquidos con un salto de presión constante. Se basan en la medición del desplazamiento vertical de un “elemento sensible”, cuya posición de equilib rio 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.

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1.8.Hacer un diagrama de flujo pictórico del sistema para bombear con la bomba P2 y sus medidores (presiones y caudales).

9.

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1.9.Hacer el diagrama del control de la bomba P2.

1.10.  ¿Cuál es la presión que está sobre la superficie del líquido en el tanque A? Se observa en el vacuómetro y manovacuómetro los datos de presión, antes del encendido de: 0.05 bar.

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1.11.  ¿Qué tipo de presión aparece en el equipo y en la diferencia de presiones qué tipo de presión se utiliza en el cálculo? Explique.   En el equipo de bombas, tanto de el vacuómetro como en el manómetro, la presión medida es la presión manométrica, en donde se distingue a la atmosférica y la absoluta, ya que es menor a cero y en los cálculos, se obtiene por la diferencia entre la presión absoluta y atmosférica.

1.12.  ¿Qué significa con respecto a la presión el valor de -0.2bar en la succión de la bomba P1? Significa que el valor de dicha bomba se debe a la succión del vacuómetro que es la diferencia entre la atmosférica y la total, esa es la razón por la que el valor es negativo.

1.13.  ¿Qué significa el valor de 1.1 bar en la descarga de la bomba?   El valor de la descarga de la bomba, lo indica el manómetro, en donde se debe a esta o presiones más altas, que es la descarga para que llegue al tanque B, y esta  puede ser regulable. regulable.

1.14.  ¿Cuál es la presión en bar que se está entregando la bomba P1 al líquido con los valores en la pregunta 11 y 12? La presión se calcula, con la variación de presión, que es:

 =       −    ó ó   = 1.1 − (−0.2) = 1.3 

1.15.  ¿Cómo se representaría en metros de agua equivalente al valor de la pregunta 13? [Considerando que la Presión = altura x densidad = metros x  1000 kg/m3].  1.1  

1.02 /  

= ℎ  1000 1000/ / 

1.02  10000 1.1   = ℎ  100 1000/ 0/       1 ℎ = 11.22   

15. pág. 10 

 

 

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1.16.  Dibujar las coordenadas de la la curva de bomba teniendo la abscisa litros/h y la ordenada metros de agua (Head). head

L/h 60

600

58 55 53 50 46 40 36 30 20

1200 1800 2400 3000 3600 4200 4800 5400 6000

Curva característica de una bomba centrífuga 70 60    a 50    u    g    a    e 40     d    s    o 30    r    t    e    M20

10 0 0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

Litros/h

G rafica N° N°1 1.16 .16.1 .1: Curva característica de una bomba centrifuga. Se identifica la cueva de esa manera, de una manera inversa, porque a medida que el head disminuye, el caudal aumenta.

1.17.  ¿Podría arrancarse una bomba centrifuga con las válvulas de descarga cerrada? ¿porque?  No es posible, posible, porque porque al momento momento de encende encenderr la bomba, para para la succión succión eesta sta no  pueda absorber absorber aire, aire, por lo que que su función es absorber absorber líquidos y en ese caso el el agua, si se llegase a encender con la válvula cerrada, la bomba se puede malograr y  por lo tanto tanto requiere requiere un mantenimiento mantenimiento,, es por eso eso que se debe debe de verificar verificar si las válvulas están para la cerrar succión, si también  bombas, o conabiertas solo una, para ce rrar otray que no se va vse a arequiere utilizar. utilizar. trabajar con dos pág. 11 

 

 

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2.  IDENTIFICACIÓN DE EQUIPO DE INTERCAMBIADOR DE CALOR:

2.1.Identificar las partes indicadas en el cuadro frontal del equipo.

Símbolo Descripción P1 P2 S1 S2 S3

Bomba centrifuga circuito de agua caliente. Bomba centrifuga circuito de agua fría. Intercambiador agua/aire tipo radiador. Intercambiador agua/agua haz de tubos. Intercambiador agua/agua de doble tubo concéntrico. Tabla Tab la N° 2.1 2.1.1.: .1.:  Partes del equipo

2.2.Identificar los indicadores de temperatura en el cuadro de control.

F ig igura ura N° 2.2 .2.2 .2: Cuadro de control de indicadores de temperatura

2.3.Ubicar el interruptor de la bomba de agua caliente y agua fría.

F igur igura a N° 2.3 .3.3 .3..: Interruptor de la bomba de agua caliente y agua fría

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2.4.Hacer un diagrama pictórico del circuito de agua caliente hasta la entrada del manifold.

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2.5. Hacer un diagrama diagrama del circuito de agua caliente del manifold hasta el equipo S2 (intercambiador de haz de tubos).

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2.6. Hacer un diagrama diagrama del circuito de agua cal caliente iente desde el manifold hasta el equipo S3 (intercambiador de doble tubo).

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2.7.Copiar los diagramas (en la parte posterior) del sistema de agua caliente y agua fría del equipo S2 (en contracorriente y paralelo). Ubicar el circuito en el cuadro de control (al frente).

F igura N° 7 : Diagrama en contracorriente S2 (Agua fría y caliente).

f ría y caliente). F ig igura ura N° 2.7 .7.4 .4..: Diagrama en Paralelo S2 (Agua fría pág. 16 

 

 

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2.8. Copiar los diagramas (en la parte posterior) del sistema de agua caliente y agua fría del equipo S3 (en contracorriente y paralelo). Ubicar el circuito en el cuadro de control (al frente).

F igura ig ura N° 2.8 .8.5 .5..: Diagrama en Contracorriente S3 (Agua fría y caliente). ca liente).

F ig igura ura N° 2.8 .8.6 .6..: Diagrama en Paralelo S3 (Agua fría y caliente). pág. 17 

 

 

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2.9. ¿Qué term termocupla ocupla indica la tem temperatura peratura de agua caliente caliente al ingres ingresoo y a llaa salida del equipo S2 y S3? Es una termocupla tipo J de terminal Constan de rango de 0 a 750 °C.

2.10.  En qué unidades se indica el caudal de agua fría y agua caliente? El caudal de agua fría y agua caliente se indica en m3 / s.

2.11.  ¿Indique la ecuación que se utiliza para determinar el calor ganado o perdido por una sustancia?

 =  ∗  ∗ ∆   Donde: Q: flujo de calor en Kcal/h U: coeficiente de transferencia de calor (kcal/h*m2*°C (kca l/h*m2*°C)) A: área de transferencia de calor m2=0,5m2

∆ = diferencia media logarítmica de temperatura (°C)

∆ =

∆ −∆

  (∆/∆ )

∆ =  −    ∆ =  −   

2.12.  ¿Cuál es el valor de calor específico del agua?   Este valor depende a que temperatura se esté trabajando, sin embargo comúnmente se asume los 25°C estándar, por lo tanto ubicamos en la siguiente tabla y observamos que el calor especifico del agua a 25°C es 4.180

 

∗  o 0.999

 

∗

.

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F ig igura ura N° 2.12 .12.7 .7..: Tabla del calor específico del agua entre 0°C-100°C. 

2.13.  ¿Cuál es el área de transferencia de calor del equipo S2?   El área de transferencia de calor del equipo S2 es 0.3 m2.

2.14.  ¿Cuál es el área de transferencia de calor del equipo S3? La superficie de transferencia o intercambio del equipo equ ipo S2 es de 0.5 m 2.

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CUESTIONARIO DE LABORATORIO DE AGITACIÓN Y MEZCLA. 1.  ¿Qué relación hay entre agitación y mezcla, además entre agitación y reacción química? La agitación es el movimiento inducido de un material en una manera específica, es normalmente circular dentro de un contenedor, el objeto de la agitación puede ser incrementar la transferencia de calor en el flujo o incrementar el transporte de materia, es decir mezclar. Una mezcla es la distribución especialmente homogénea de dos o más fases que inicialmente están separadas. Por ejemplo: se  puede agitar un tanque con agua fría, fría, pero n no o se puede puede mezclar hasta que se se añada otra sustancia.

2.  ¿Qué es un vórtice y porque se evita su formación en los agitadores? Los vórtices son formados por la fuerza centrífuga creada por el impulsor en un tanque agitador en forma cilíndrica; este introduce gas o aire en el líquido que se está mezclando y esto puede ser indeseado para el material en cuestión.

3.  ¿Qué son los deflectores o bafles, cuál es su función? Explique sus tipos. Los deflectores son bandas planas verticales, situadas a lo largo de la pared del tanque. Su función es generar una turbulencia en el fluido, con la consiguiente mejora del proceso de mezcla. Por Po r otra parte también restringir la vibración vibración de los tubos debido a los choques con el fluido. Canalizar el flujo por la carcasa originando turbulencia para lograr mayores efectos de transferencia de calor.

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Tipos:  

Deflector segmentado: Son los más comunes, consisten en hojas de metal perforadas cuyas alturas son generalmente un 75% del diámetro interno de la carcasa es segmentados.

  Deflector de disco y corona:

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  Deflector de orificio

4.  ¿Qué relación hay entre un agitador y la viscosidad del fluido a agitar? La relación entre la viscosidad y un agitador industrial radica en que un fluido al estar en la agitación, ya sea de líquidos miscibles, inmiscibles y de solidos insolubles (aquellos que se quedan en suspensión), poseen una resistencia a ser deformadas y mescladas, como una emulsión, que implica que generaría más energía en agitación, y por ende gastos; es decir mientras que el fluido es más viscoso, o la formación de la agitación lo sea, mayor será la agitación, por lo que son directamente proporcionales.

5.  ¿Cómo se calcula el número de Reynolds en líquidos agitados? Indique lo que nos indica su valor y para qué es útil. El número de Reynolds es calculable, según una ecuación del cual incluye el diámetro del tubo, la velocidad a la que transcurre el fluido y a su densidad dividido entre la viscosidad, de todos estos valores de dicha ecuación indica que es adimensional, porque todas las variables son eliminadas, pero se representan  por un número de los cuales indican cada flujo, flujo, en el caso de líquidos agitados, ag itados, o aquellos que son turbulentos, la ecuación es utilizada para ese tipo t ipo de ocasiones, representándose por diferentes números específicos, para cada flujo: pág. 22 

 

 

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Flujo Laminar: Número de Reynolds 4000

  Estos últimos últimos datos, dato s, son obtenidos a partir de pruebas especiales que hizo



Reynolds para un sistema ideal, de los cuales su aplicación es verificar si en un reactor, bomba o cualquier artefacto de planta cumplen con estos datos, para ser modificados según sea el óptimo para dicha planta.

6.  Indique los diversos tipos de agitadores que existen, así como las razones de por qué se les suele utilizar y sus características. Los agitadores de impulsor o rodete se dividen en dos clases. Los que generan corrientes  paralelas  paralel as al eje del del impulsor impulsor se llaman impulsores impulsores de flujo axial; y aquellos aquellos que generan generan corrientes en dirección radial o tangencial se llaman impulsores de flujo radial. Los tres  principaless tipos de impulsores  principale impulsores para líquidos líquidos de baja a moderada moderada visco viscosidad sidad son las hélices, turbinas e impulsores de alta eficiencia. Cada uno de ellos comprende muchas variantes y subtipos que no se considerarán aquí. Para líquidos muy viscosos, los impulsores más adecuados son los de hélice y agitadores de anclaje.

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Tipos:  

Agitadores de hélice (Propulsor): Un agitador de hélice hélice es un impulsor impulsor de flujo axial y alta velocidad que se utiliza para líquidos de baja baja viscosidad. Las hélices pequeñas gi giran ran con la misma velocidad que el motor ya sea 1150 ó 1750 rpm; los mayores giran de 400 a 800 rpm. La dirección de la rotación se elige generalmente  para impulsar impulsar el líquido líquido a descender, y las las corrientes de flujo flujo que salen salen del impulsor continúan a través del líquido en una dirección determinada hasta que chocan con el fondo del tanque. La columna altamente turbulenta de remolinos de líquido que abandona el agitador, arrastra al moverse el líquido estancado, probablemente en mayor proporción que pág. 24 

 

 

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una columna equivalente de una boquilla estacionaria. Las palas de la hélice cortan o cizallan vigorosamente el líquido. Debido a la persistencia de las corrientes de flujo, los agitadores ag itadores de hélice son eficaces en tanques muy grandes. Una hélice rotatoria traza una hélice en el fluido, y si no hubiera deslizamiento entre el líquido y el agitador, una revolución completa provocaría el desplazamiento longitudinal del líquido a una distancia fija, dependiendo del ángulo de inclinación de las palas de la hélice. La relación entre esta distancia y el diámetro de la hélice se co conoce noce como paso de hélice. Una hélice con un paso de 1.0 se conoce como paso cuadrado.

F ig igura ura N° 6.1 6.1. En la figura 6.1 se ilustra una hélice típica. Las más comunes son las hélices marinas de tres palas con paso cuadrado; para propósitos especiales a veces se emplean hélices de cuatro palas, dentadas y otros diseños. Las hélices rara vez superan las 18 in. De diámetro, independiente del tamaño del tanque. En tanque  profundo es posible instalar dos o más hélices en el mismo mismo eje, generalmente dirigiendo el líquido en la misma dirección.

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Agitadores para líquidos de viscosidad moderada: a) Agitador marino de tres palas  b) Turbina simple de pala recta c) Turbina de disco d) Agitador de pala cóncava CD-6 (Chemineer, Inc.) e) Turbina de pala inclinada.

(a)  Normal de tres palas (b) De cuchilla (c)  Protegida Agitadores de paletas. Se presentan presentan distintos tipos de agitadores de paletas. Para  problemas sencillos, un agitador eficaz está formado por una paleta plana, que gira sobre un eje vertical. Son corrientes los agitadores formados por dos y tres  paletas. A veces las paletas están inclinadas, pero lo más frecuente es que sean verticales respecto al agitador, a menos que las paletas estén inclinadas. Las corrientes de líquido líquido que se originan se dirigen dirigen hacia la pared del tanque y después siguen hacia arriba o hacia abajo. En los tanques de gran altura, se dispone de varias paletas unas sobre otras acopladas aco pladas al mismo eje.

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(a)  Paletas planas (b) Paletas Inclinadas (c)  Agitador de Ancla Agitadores de Turbina. Turbina. La mayor parte se asemeja asemeja a agitadores múltiples múltiples y cortas  paletas que giran a velocidades elevadas sobre un eje que va montado centralmente dentro del tanque. Las paletas paletas pueden ser rectas o curvas, iinclinadas nclinadas o verticales. El rodete puede ser abierto, semi-cerrado o cerrado. El diámetro del rodete es menor que en el caso caso de agitador de paletas, siendo del orden de 30 % al 50 % del diámetro del tanque. Esto agitadores son muy eficaces para un amplio intervalo de viscosidad; en líquidos poco viscosos produce corrientes intensas, que se extienden por todo el tanque y destruyen las masas de líquidos estancados. En proximidades del rodete, existe una zona de corrientes rápidas, de alta turbulencia e intensos esfuerzos cortantes. Las corrientes principales son radiales y tangenciales. Las componentes tangenciales dan lugar a vórtices y torbellinos, que se se deben de evitar por medio de placas deflectoras o un anillo difusor, con el fin de que el rodete sea más eficaz.

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7.  En resumen que factores influyen en la agitación agita ción y cuál es la relación con la misma? Los factores que influyen en la agitacion son:  → 

Potencia de agitacion:   Esto define los RPM en los que se opera según viscosidad y la necesidadde agitacion.

→ 

Caracteristicas del Fluido:   La viscosidad del fluido es la carateristica principal para el diseño del agitador.

→ 

Diseño del tanque:  Tamaño y proporccion de las placas deflectoras son las que atribullen a la vecidad del agitacion y uniformidad de la mezcla.

→ 

Velocidad de circulacion:  Esta es definida por todas las anteriores caracterisiticas y la necesidad en que se pide la agitacion.

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3.  REFERENCIAS BIBIOGRAFICAS: 

Transferencia de calor  [1] Holman, J.P. (1997).(1986). México. . Editorial Continental S.A. Theodore Manual del Ingeniero Mecánico . México D.F. McGraw-Hill.    Baumeister,

(620.1/B28/v.3)   Mott, Robert l. (2006). Mecánica de fluidos. México D.F. Limusa. (536.7/F14)   Yumus, Cengel (2011). Transferencia de calor y masa . México D.F: Mc Graw Hill

(536.4/V28S)   L.S. McNickle, Jr. Hidráulica Simplificada. (4ta edición). Editorial: Continental. Pag 51  – 90.   Zubicarag Viejo, Manuel. (1979). Bombas, teoría, diseño y aplicaciones. (2da edición).

Editorial: Limusa.   Kenneth J. Mc Naughton. Bombas, selección, uso y mantenimiento. Editorial: Mc Graw

Hill. de: http://didacta.it/allegati/main_catalogs/ce_h23d_8dsu_s.pdf . El 24 de   Recuperado de:  Marzo del 2016. [En línea]

.(7ma edición). Editorial: Cengage   Kreith.F.(2012).Principio de transferencia de Calor .(7ma Learning. México.    Lopez,J.(1991).Curso de ingeniería química . Editorial: Reverté. Madrid.    Perry, Y. (1996). Manual del ingeniero Químico . (2da edición). México DF: PRINTED IN

MEXICO.

pág. 29