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Práctica Válvulas
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
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
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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
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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
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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
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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.
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Equipo
Mesa hidrodinámica
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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)
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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.
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Resultados
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Válvula
Medición
Q (L/min)
Q (m³/seg)
∆p (mba
r)∆p
(Pa) V Re fhLexperime
talhL
teorico
Bola 1 21.50.000358
33 19.30.19
30.44554
9914200.79
380.004506
790.03490702
2 1.97E-05
2 20.60.000343
33 51.80.51
80.42689
913606.34
20.004703
690.03204574
15.288E-0
5
3 19.5 0.000325 92.80.92
80.40410
3412879.78
970.004969
030.02871475
49.473E-0
5
4 18.40.000306
67 131.81.31
80.38130
7812153.23
750.005266
090.02556651
50.00013
45
5 16.40.000273
33 162.71.62
70.33986
1310832.23
340.005908
290.02031063
90.00016
61
6 16.40.000273
33 196.51.96
50.33986
1310832.23
340.005908
290.02031063
90.00020
06
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VálvulaMedici
ónQ (L/min)
Q (m³/seg)
∆p (mba
r)∆p
(Pa) V Re f
hL experimet
alhL
teoricoAsiento Inclina
do 1 21 0.00035 3.0 0.030.43518
8313870.54
280.004469
90.0222015
463.062E-
06
2 200.000333
33 16.70.16
70.41446
513210.04
070.004693
40.0201374
571.705E-
05
3 190.000316
67 39.70.39
70.39374
1812549.53
870.004940
420.0181740
554.053E-
05
4 18 0.0003 59.40.59
40.37301
8511889.03
670.005214
890.0163113
46.064E-
05
5 170.000283
33 78.60.78
60.35229
5311228.53
460.005521
650.0145493
128.024E-
05
6 160.000266
67 94.50.94
50.33157
210568.03
260.005866
750.0128879
729.647E-
05
7 15 0.00025 105.61.05
60.31084
889907.530
560.006257
870.0113273
190.00010
78
8 140.000233
33 119.91.19
90.29012
559247.028
520.006704
860.0098673
540.00012
24
9 130.000216
67 132.21.32
20.26940
238586.526
490.007220
610.0085080
750.00013
5
10 12 0.0002 144.71.44
70.24867
97926.024
450.007822
330.0072494
840.00014
77
11 110.000183
33 170.11.70
10.22795
587265.522
410.008533
450.0060915
810.00017
36
VálvulaMedició
n
Q (L/min
) Q (m³/seg)∆p (L/min)
∆p (Pa) V Re f
hL experimetal hL teorico
Diafragm1 20
0.00033333 48.3
0.483 0.414465
13210.0407 0.0048448
0.020137457 4.93E-05
2 190.0003166
7 78.10.78
10.393741
812549.538
70.0050997
90.01817405
5 7.973E-05
3 18 0.0003 109.21.09
20.373018
511889.036
70.0053831
1 0.01631134 0.0001115
4 170.0002833
3 137.51.37
50.352295
311228.534
60.0056997
60.01454931
2 0.0001404
5 160.0002666
7 160.41.60
4 0.33157210568.032
6 0.0060560.01288797
2 0.0001637
6 15 0.00025 185.31.85
30.310848
89907.5305
60.0064597
30.01132731
9 0.0001892
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. mottFlujo de fluidos CRANEMecánica de fluidos victor L. Streeter E. Benjamnin Wyle 9na ed.
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