INSTITUTO TECNOLÓGICO DE MEXICALI

Carrera:

Ingeniería Química

MATERIA:

Laboratorio Integral I

Nombre de Práctica:

Válvulas, reducción, ensanchamiento, filtros.

Alumnos:

JAVIER CASAS SOSA

HEBER GALLEGOS

Profesor:

Norman Edilberto Rivera Pazos

INDICE

LABORATORIO INTEGRAL

1_OBJETIVO……………………………………………… 3

2_INTRODUCCION……………………………………...4

3_EL EQUIPO Y MATERIAL…………………………… 3

4_MODELO MATEMATICO…………………………….. 8

5_VARIABLES Y PARAMETROS………………………. 8

6_HOJA DE DATOS………………………………………. 10

7_DESARROLLO DE LA PRÁCTICA…………………… 8

8_GRAFICAS………………………………………………. 11

9_CONCLUSIONES……………………………………….. 12

10_REFERENCIAS………………………………………… 13

1. OBJETIVO

Verificar físicamente el comportamiento de diferentes válvulas,

filtros, reducciones, ensanchamientos. Obtener mediciones de flujo,

presión para hacer comparaciones entre ellas.

MATERIAL Y EQUIPO.

Mesa hidrodinámica (hydrodynamics trainer with pc-data acquisition – Gunt Hamburg HM112)

VALVULAS

INTRODUCCIÓN

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.

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.

Válvula de bola

La 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.

Atendiendo al número de conexiones que posee la válvula, puede ser

de dos o tres vías.

Las válvulas con cuerpo de una sola pieza son siempre de pequeña

dimensión y paso reducido. Este tipo de construcción hace que la

válvula tenga un precio reducido. Las válvulas con cuerpo de dos

piezas suelen ser de paso estándar. Este tipo de construcción permite

su reparación. Las válvulas de tres piezas permiten desmontar

fácilmente la bola, el asiento o el vástago ya que están situados en la

pieza central. Esto facilita la limpieza de sedimentos y remplazo de

partes deterioradas sin tener que desmontar los elementos que

conectan con la válvula.

El uso de la válvula está limitada por la resistencia a temperatura y

presión del material del asiento, metálico o plástico. Las aplicaciones

más frecuentes de la válvula de bola son de abertura/cierre. No son

recomendables usarlas en servicios de parcialmente abiertas por un

largo tiempo bajo condiciones de alta caída de presión a través de la

válvula, ya que los asientos blandos pueden tener tendencia a salir de

su sitio y obstruir el movimiento de la bola. Se emplean en vapor,

agua, aceite, gas, aire, fluidos corrosivos, pastas aguadas y

materiales pulverizados secos. No se emplea en o fluidos fibrosos o

con contenido de abrasivos pueden dañar la superficie de la bola y

asiento.

Válvula de asiento

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.

El movimiento lineal del eje es más corto que en las válvulas de

compuerta, lo que ahorra tiempo y desgaste. Aún 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 asiento inclinado

Válvula de diafragma

Las válvulas de diafragma se utilizan para el corte y estrangulación

de líquidos que pueden llevar una gran cantidad de sólidos en

suspensión.

En las válvulas de diafragma se aísla el fluido de las partes del

mecanismo de operación. Esto las hace idóneas en servicios

corrosivos o viscosos, ya que evita cualquier contaminación hacia o

del exterior. La estanqueidad se consigue mediante una membrana

flexible, generalmente de elastómero, pudiendo ser reforzada con

algún metal, que se tensa por el efecto de un eje-punzón de

movimiento lineal, hasta hacer contacto con el cuerpo, que hace de

asiento.

Las aplicaciones de este tipo de válvula son principalmente para

presiones bajas y pastas aguadas que a la mayoría de los demás

equipos los corroerían y obstruirían. Son de rápida abertura.

Válvula de diafragma

MODELO MATEMATICO

No aplica

DISEÑO DE LA PRÁCTICA

A. 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.

B. Conectar primero la válvula de bola en la sección entre las

roscas de conexión.

C. Conectar las mangueritas para medir el diferencial de presión

en los puertos de medición.

D. 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.

E. Una vez purgadas las mangueras se desconectan las

mangueritas de los puertos, para poder calibrar y verificar a

cero el medidor de flujo.

F. Volver a conectar las mangueritas en los puertos y abrir más o

menos 3 vueltas cada valvulita de los puertos de medición de

presión.

G. 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.

H. Hacer lo mismo para la válvula de diafragma y de asiento

inclinado.

VARIABLES Y PARÁMETROS

Flujo del agua en l/min

Se realizaran al menos 10 mediciones de flujo a diferentes

gastos de la y se anotaran en la tabla de Excel.

HOJA DE DATOSdensidad del agua a 21°c=

998.59 kg/m³ 0,998596

Viscosidad cinematica del agua a 21°c=

1.00E-06 m²/s

accesoriosperdida por fricciontubo Q L/min Q (m³/s) ∆p ( mbar) ∆p(Pa) L(m) D (m) A m² 20.8 0.000347 47.8 4780 1 0.0146 0.000167 18.8 0.000313 37.5 3750 1 0.0146 0.000167 16.4 0.000273 26.8 2680 1 0.0146 0.0001673.00E-07 14.3 0.000238 19 1900 1 0.0146 0.000167reduccion 12.3 0.000205 12.8 1280 1 0.0146 0.000167 10.3 0.000172 7.5 750 1 0.0146 0.000167 8 0.000133 3 300 1 0.0146 0.000167 6.5 0.000108 0.7 70 1 0.0146 0.000167 21.9 0.000365 12.6 1260 1 0.0146 0.000167ensancham. 19.8 0.000330 9 900 1 0.0146 0.000167 17.5 0.000292 6 600 1 0.0146 0.000167 15.5 0.000258 3.6 360 1 0.0146 0.000167 13.5 0.000225 1.3 130 1 0.0146 0.000167 21.2 0.000353 22.7 2270 1 0.0146 0.000167Codo 90 19.4 0.000323 17.6 1760 1 0.0146 0.000167 17 0.000283 12.3 1230 1 0.0146 0.000167 15.7 0.000262 9.8 980 1 0.0146 0.000167 13.1 0.000218 5 500 1 0.0146 0.000167 11.3 0.000188 2.7 270 1 0.0146 0.000167 9.3 0.000155 0.6 60 1 0.0146 0.000167 21.3 0.000355 29.9 2990 1 0.0146 0.000167codo curvo 19.3 0.000322 23.3 2330 1 0.0146 0.000167 17.6 0.000293 18.8 1880 1 0.0146 0.000167 15.1 0.000252 11.9 1190 1 0.0146 0.000167 13.3 0.000222 7.3 730 1 0.0146 0.000167 11.8 0.000197 5 500 1 0.0146 0.000167 9.6 0.000160 1.7 170 1 0.0146 0.000167 21.5 0.000358 19.3 1930 1 0.0146 0.000167valvula bola 20.6 0.000343 51.2 5120 1 0.0146 0.000167 19.5 0.000325 92.8 9280 1 0.0146 0.000167 18.4 0.000307 131.8 13180 1 0.0146 0.000167 17.4 0.000290 162.7 16270 1 0.0146 0.000167 16.4 0.000273 196.5 19650 1 0.0146 0.000167 20 0.000333 16.7 1670 1 0.0146 0.000167

valvula de 19 0.000317 39.7 3970 1 0.0146 0.000167aciento 18 0.000300 59.4 5940 1 0.0146 0.000167inclinado 17 0.000283 78.6 7860 1 0.0146 0.000167 16 0.000267 94.5 9450 1 0.0146 0.000167 15 0.000250 105.6 10560 1 0.0146 0.000167 14 0.000233 119.9 11990 1 0.0146 0.000167 13 0.000217 132.2 13220 1 0.0146 0.000167 12 0.000200 144.7 14470 1 0.0146 0.000167 11 0.000183 170.1 17010 1 0.0146 0.000167 20 0.000333 48.3 4830 1 0.0146 0.000167valvula de 19 0.000317 78.1 7810 1 0.0146 0.000167diafracma 18 0.000300 109.2 10920 1 0.0146 0.000167 17 0.000283 137.5 13750 1 0.0146 0.000167 16 0.000267 161.4 16140 1 0.0146 0.000167 15 0.000250 185.3 18530 1 0.0146 0.000167 17.7 0.000295 83.5 8350 1 0.0146 0.000167filtros 18.3 0.000305 62.6 6260 1 0.0146 0.000167rosca de 90 18.7 0.000312 49.8 4980 1 0.0146 0.000167 19 0.000317 42 4200 1 0.0146 0.000167 19.3 0.000322 31.2 3120 1 0.0146 0.000167 19.5 0.000325 24.3 2430 1 0.0146 0.000167 19.7 0.000328 17.4 1740 1 0.0146 0.000167

V (m/s) Re D/Є D2(m)f experimental V2(M/S) HL Hl (teoria)

2.070692 30111.6545 48666.6667 0.0170 0.032598 1.52729646 0.58838243 0.48725791.871587 27216.3031 48666.6667 0.0170 0.031305 1.38044103 0.46482765 0.3822631.632661 23741.8815 48666.6667 0.0170 0.029399 1.20421452 0.33596691 0.273190621.423601 20701.7625 48666.6667 0.0170 0.027414 1.05001632 0.24136621 0.193679921.224496 17806.4111 48666.6667 0.0170 0.024963 0.90316089 0.16572058 0.13047911.025391 14911.0597 48666.6667 0.0170 0.020858 0.75630546 0.10111966 0.07645260.796420 11581.4056 48666.6667 0.0170 0.013830 0.58742172 0.0454147 0.030581040.647091 9409.89204 48666.6667 0.0170 0.004888 0.47728014 0.0168886 0.007135582.180200 31704.0978 48666.6667 0.0170 0.016590 1.60806694 0.01836064 0.128440371.971139 28663.9788 48666.6667 0.0170 0.014497 1.45386874 0.0017223 0.091743121.742169 25334.3247 48666.6667 0.0170 0.012372 1.284985 -0.0091913 0.061162081.543064 22438.9733 48666.6667 0.0170 0.009463 1.13812957 -0.01852841 0.036697251.343959 19543.6219 48666.6667 0.0170 0.004505 0.99127414 -0.02868571 0.013251782.110513 3.07E+04 48666.6667 0.014902 0.23139653 0.231959721.931318 2.81E+04 48666.6667 0.013798 0.17940877 0.179845421.692392 2.46E+04 48666.6667 0.012557 0.12538226 0.125687421.562974 2.27E+04 48666.6667 0.011731 0.09989806 0.10014121.304138 1.90E+04 48666.6667 0.008596 0.0509684 0.051092451.124943 1.64E+04 48666.6667 0.006239 0.02752294 0.027589920.925838 1.35E+04 48666.6667 0.002047 0.00611621 0.006131092.120468 30835.4924 48666.6667 0.019445 0.30479103 0.305532841.921363 27940.141 48666.6667 0.018456 0.23751274 0.238090811.752124 25479.0923 48666.6667 0.017907 0.19164118 0.192107611.503243 21859.903 48666.6667 0.015399 0.12130479 0.121600031.324048 19254.0868 48666.6667 0.012176 0.07441386 0.074594971.174719 17082.5732 48666.6667 0.010595 0.0509684 0.051092450.955704 13897.6867 48666.6667 0.005442 0.01732926 0.017371432.140379 31125.0275 48666.6667 0.012319 0.80556631 0.197216852.050781 29822.1194 48666.6667 0.035598 0.73953514 0.523186671.941274 28229.6761 48666.6667 0.072006 0.66266433 0.948275841.831766 26637.2328 48666.6667 0.114861 0.59001088 1.346796941.732213 25189.5572 48666.6667 0.158555 0.52762197 1.662548271.632661 23741.8815 48666.6667 0.215559 0.46871847 2.007933231.991050 28953.514 48666.6667 0.012318 0.46472187 0.170648781.891497 27505.8383 48666.6667 0.032447 0.41941148 0.405674041.791945 26058.1626 48666.6667 0.054092 0.37642471 0.606978291.692392 24610.4869 48666.6667 0.080245 0.33576155 0.803173291.592840 23162.8112 48666.6667 0.108914 0.29742199 0.965647281.493287 21715.1355 48666.6667 0.138475 0.26140605 1.079072511.393735 20267.4598 48666.6667 0.180491 0.22771371 1.225196921.294182 18819.7841 48666.6667 0.230800 0.19634499 1.350884341.194630 17372.1084 48666.6667 0.296481 0.16729987 1.47861546

1.095077 15924.4327 48666.6667 0.414773 0.14057836 1.73816511.991050 28953.514 48666.6667 0.035627 0.46472187 0.493553051.891497 27505.8383 48666.6667 0.063832 0.41941148 0.798064051.791945 26058.1626 48666.6667 0.099442 0.37642471 1.115859081.692392 24610.4869 48666.6667 0.140377 0.33576155 1.405042331.592840 23162.8112 48666.6667 0.186018 0.29742199 1.649264241.493287 21715.1355 48666.6667 0.242988 0.26140605 1.893486141.762079 25623.8599 48666.6667 0.078638 0.00015825 0.853243891.821811 26492.4653 48666.6667 0.055152 0.00016916 0.639677461.861632 27071.5356 48666.6667 0.042018 0.00017664 0.508880791.891497 27505.8383 48666.6667 0.034327 0.00018235 0.429176571.921363 27940.141 48666.6667 0.024713 0.00018816 0.318816881.941274 28229.6761 48666.6667 0.018855 0.00019208 0.24830931.961184 28519.2113 48666.6667 0.013228 0.00019604 0.17780172

A2(m^2)0.0002270.0002270.0002270.0002270.0002270.0002270.0002270.0002270.0002270.0002270.0002270.0002270.000227

GRAFICAS

CONCLUSIONES

En el caso de la reducción y el ensanchamiento, los valores de pérdidas de fricción teórico y practico sea semejan en la dirección que llevan, la diferencia que hay entre ellos es por los errores lógicos.

En el caso de las válvulas, aunque fueron diseñadas para medir un flujo, en el caso de la válvula bola la medición no es muy exacta a diferencia de la válvula de asiento inclinado o incluso la de diafragma, e ahí la tendencia de sus curvas.

Para el caso de los codos como se puede mostrar en la grafica perdida por fricción teórico y práctico son casi iguales, esto se debe a el tipo de material del codo.