LABORATORIO Nº 4 “DISEÑO Y CÁLCULO DE PARÁMETROS DE OPERACIÓN DE
INTERCAMBIADORES DE CALOR DE CASCO Y TUBO”
CARRERA
: TECNOLOGÍA DE LA PRODUCCIÒN
CICLO
: IV
SECCIÓN
: “A”
DOCENTE
: POLO FUENTES, MARCO ANTONIO
CURSO
: LABORATORIO DE OPERACIONES INDUSTRIALES
ALUMNO
: -
ALVAREZ TEJADA, KAROL STEFANY
-
GARCIA SANCHEZ, CESAR EMILIO
-
GARCIA VERA, SERGIO ALBERTO
-
MISERICORDIA VISOSA, VANESSA
FECHA DE ENTREGA : 30/10/17
2017-II
Lab. N° 04-“DISEÑO Y CÁLCULO DE PARÁMETROS DE OPERACIÓN DE INTERCAMBIADORES DE CALOR DE CASCO Y TUBO”
Laboratorio de Operaciones Industriales
Página 1
DISEÑO Y CÁLCULO DE PARÁMETROS DE OPERACIÓN DE INTERCAMBIADORES DE CALOR DE CASCO Y TUBO
Lab. N° 04-“DISEÑO Y CÁLCULO DE PARÁMETROS DE OPERACIÓN DE INTERCAMBIADORES DE CALOR DE CASCO Y TUBO”
Laboratorio de Operaciones Industriales
Página 2
DISEÑO Y CÁLCULO DE PARÁMETROS DE OPERACIÓN DE INTERCAMBIADORES DE CALOR DE CASCO Y TUBO 1. OBJETIVO: 1.1. Analizar un sistema de tuberías y accesorios mediante un software de simulación (Chemcad).
2. FUNDAMENTO TEÓRICO: 2.1. SISTEMA DE TUBERÍAS Y ACCESORIOS 2.2. CAÍDAS DE PRESIÓN Un interés considerable en el análisis de flujo de tuberías es el que causa la caída de presión, porque está directamente relacionado con la potencia necesaria para que una bomba mantenga el flujo. Una caída de presión ocasionada por efectos viscosos representa una pérdida irreversible de presión.
2.3. PÉRDIDAS POR CARGA
DE FRICCIÓN
En el análisis de los sistemas de tuberías, las pérdidas de presión comúnmente se expresan en términos de la altura de la columna de fluido equivalente llamada pérdida de carga.
Representa la altura adicional que el fluido necesita para elevarse por medio de una bomba con la finalidad de superar las pérdidas por fricción en la tubería. La pérdida de carga en una tubería es la pérdida de energía dinámica del fluido debida a la fricción de las partículas del fluido entre sí y contra las paredes de la tubería que las contiene. La pérdida de carga se produce por la viscosidad y se relaciona directamente con el esfuerzo de corte de la pared del tubo.
2.4. FACTOR DE FRICCIÓN
Lab. N° 04-“DISEÑO Y CÁLCULO DE PARÁMETROS DE OPERACIÓN DE INTERCAMBIADORES DE CALOR DE CASCO Y TUBO”
Laboratorio de Operaciones Industriales
Página 3
Es una función del Número de Reynolds (NRe) y la Rugosidad de la superficie interna de la tubería. Esta función expresa la relación entre la pérdida de cantidad de movimiento y la carga de energía cinética. f= f (Re,ε).
Flujo Laminar Es un patrón bien ordenado donde se supone que las capas de f luido se deslizan una sobre otra. NRe < 2000.
Flujo Turbulento Este patrón se presenta si el número de Reynolds del sistema excede el valor crítico se generan fluctuaciones irregulares (turbulencias) en el flujo a lo largo de la longitud de la tubería. NRe > 4000
3. MATERIALES, EQUIPOS Y REACTIVOS: MATERIALES
Software de Simulación CHEMCAD 7.0
Tabla de Conversiones
EQUIPOS
Lab. N° 04-“DISEÑO Y CÁLCULO DE PARÁMETROS DE OPERACIÓN DE INTERCAMBIADORES DE CALOR DE CASCO Y TUBO”
Laboratorio de Operaciones Industriales
Página 4
Laptop
Calculadora Científica
4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Y TOMA DE DATOS:
Lab. N° 04-“DISEÑO Y CÁLCULO DE PARÁMETROS DE OPERACIÓN DE INTERCAMBIADORES DE CALOR DE CASCO Y TUBO”
Laboratorio de Operaciones Industriales
Página 5
RESOLUCIÓN DEL PROBLEMA APLICATIVO
PROCEDIMIENTO CON CÉDULA 40
-En primer lugar se armó el circuito de las tuberías.
Lab. N° 04-“DISEÑO Y CÁLCULO DE PARÁMETROS DE OPERACIÓN DE INTERCAMBIADORES DE CALOR DE CASCO Y TUBO”
Laboratorio de Operaciones Industriales
Página 6
-Luego se seleccionó las unidades con las que se trabajó.
-Después se seleccionó el componente, lo cual en este caso será el “Water” (Agua)
Lab. N° 04-“DISEÑO Y CÁLCULO DE PARÁMETROS DE OPERACIÓN DE INTERCAMBIADORES DE CALOR DE CASCO Y TUBO”
Laboratorio de Operaciones Industriales
Página 7
-Sucesivamente se insertó los datos en la corriente de entrada (temperatura, presión, masa)
-Una vez colocado dichos datos, se insertó los datos en la primera tubería de acero 3”, cédula 40.
Lab. N° 04-“DISEÑO Y CÁLCULO DE PARÁMETROS DE OPERACIÓN DE INTERCAMBIADORES DE CALOR DE CASCO Y TUBO”
Laboratorio de Operaciones Industriales
Página 8
Lab. N° 04-“DISEÑO Y CÁLCULO DE PARÁMETROS DE OPERACIÓN DE INTERCAMBIADORES DE CALOR DE CASCO Y TUBO”
Laboratorio de Operaciones Industriales
Página 9
-Luego se insertó los datos en la segunda tubería de acero 6” cedula 40.
Lab. N° 04-“DISEÑO Y CÁLCULO DE PARÁMETROS DE OPERACIÓN DE INTERCAMBIADORES DE CALOR DE CASCO Y TUBO”
Laboratorio de Operaciones Industriales 10
Página
-Por consecuente se dio clic en “RUN”, para que automáticamente los datos estén correctamente insertados.
Lab. N° 04-“DISEÑO Y CÁLCULO DE PARÁMETROS DE OPERACIÓN DE INTERCAMBIADORES DE CALOR DE CASCO Y TUBO”
Laboratorio de Operaciones Industriales 11
Página
-Por último, se efectuó el reporte de lo realizado.
Lab. N° 04-“DISEÑO Y CÁLCULO DE PARÁMETROS DE OPERACIÓN DE INTERCAMBIADORES DE CALOR DE CASCO Y TUBO”
Laboratorio de Operaciones Industriales 12
Página
PROCEDIMIENTO CON CÉDULA 80
Lab. N° 04-“DISEÑO Y CÁLCULO DE PARÁMETROS DE OPERACIÓN DE INTERCAMBIADORES DE CALOR DE CASCO Y TUBO”
Laboratorio de Operaciones Industriales 13
Página
-Se efectuó el reporte de lo realizado.
-Por último se realizó una observación, lo cual se verifico que al realizar el circuito con la cedula 80 se nota que hay cambios en la presión.
-Además se propuse para que no se encuentre muchos cambios en la presión sería útil colocar una tubería con el mismo diámetro para evitar los cambios
Lab. N° 04-“DISEÑO Y CÁLCULO DE PARÁMETROS DE OPERACIÓN DE INTERCAMBIADORES DE CALOR DE CASCO Y TUBO”
Laboratorio de Operaciones Industriales 14
Página
5.
ANÁLISIS DE RESULTADOS
La caída de presión del sistema con cedula 40 se observa claramente que en la tubería de 3´´ se obtuvo como resultado una caída presión de -0.736 (negativo) y en la tubería 6´´= 0.2952 dando como resultado una gran diferencia La caída de presión del sistema con cedula 80 se observa claramente que en la tubería de 3´´ se obtuvo como resultado una caída presión de 0.5343 y en la tubería 6´´= 0.4318 dando como resultado una diferencia mínima Para lo cual se determinó que al cambiar la cedula de las tuberías obtenemos en resultados positivos en caída de presión del sistema.´
Mantener la velocidad del caudal con un valor ideal, es decir; al aumentar la velocidad en general se aumenta la pérdida de carga. Cambio de tuberías (viejas por nuevas) en el sistema. La longitud de la tubería sea corta. La pérdida de carga en una tubería es también directamente proporcional a la longitud de la tubería. Por lo tanto, deberemos mantener la t ubería tan recta y tan corta como sea posible. El diámetro de la tubería es decisivo para la pérdida de carga del sistema. Es aconsejable mantener la tubería con el mismo diámetro en toda su longitud siempre que sea posible, y así contribuiremos a disminuir el riesgo de bloqueo y mantener la velocidad ideal. Los accesorios pueden contribuir significativamente a la pérdida de carga total; a menudo tanto como la fricción de la tubería. Por lo tanto la forma, tamaño y el número de accesorios deben ser cuidadosamente elegidos. Por ejemplo se recomienda que las curvas sean grandes en un ratio tal que el radio de curvatura sea mayor o igual a 1,5 el diámetro de la tubería. El material de construcción de la tubería influirá en la pérdida de carga a través de la estructura del material que afecta la rugosidad relativa.
Lab. N° 04-“DISEÑO Y CÁLCULO DE PARÁMETROS DE OPERACIÓN DE INTERCAMBIADORES DE CALOR DE CASCO Y TUBO”
Laboratorio de Operaciones Industriales 15
Página
6. CONCLUSIONES
Se realizó la simulación de sistema de tuberías y accesorios en el software CHEMCAD de manera correcta, dando como resultado las caídas de presiones del sistema; mediante los reportes exactos que nos brinda este programa. Una vez elaborado el diagrama de flujo simulado, insertamos los datos en los diferentes equipos, para posteriormente ejecutar la simulación. Se determinó el flujo de las pérdidas de carga y energía de acuerdo a sus caudales. Se pudo verificar el principio de Bernoulli que dice que cuando el diámetro de un tubo se modifica, la velocidad también se modifica, y también que cuando un fluido pasa por un punto a una mayor velocidad la presión disminuye y cuando pasa a menor velocidad la presión aumenta. Se pudo comprender y observar las pérdidas de energía en tubería de diferentes diámetros, ya sea en secciones constantes o en conductos con brusca variación de sección, en donde se encontró la razón de las pérdidas de energía por causa de sus diámetros
Lab. N° 04-“DISEÑO Y CÁLCULO DE PARÁMETROS DE OPERACIÓN DE INTERCAMBIADORES DE CALOR DE CASCO Y TUBO”
Laboratorio de Operaciones Industriales 16
Página
RECOMENDACIONES
El programa puede ser utilizado para los diferentes cursos que se dictan en el área de Ingeniería, transporte de fluidos, transferencia de calor, transferencia de masa (destilación binaria, destilación de multicomponentes, absorción de gases, extracción líquido-líquido, extracción líquido-sólido, etc.) En cuanto a requisitos previos, es recomendable tener una base sólida en Operaciones Unitarias, Fundamentos de Química‐Física. Para el uso del simulador comercial CHEMCAD, es recomendable tener un buen conocimiento de un nivel mínimo de informática a nivel de usuario. Debemos trabajar de la mano con los términos: precisión y exactitud.
Lab. N° 04-“DISEÑO Y CÁLCULO DE PARÁMETROS DE OPERACIÓN DE INTERCAMBIADORES DE CALOR DE CASCO Y TUBO”
Laboratorio de Operaciones Industriales 17
Página
BIBLIOGRAFÍA
Reducing head loss in sludge pumping applications. WWI Water International. April/MAy 2013 – Vol. 28, Issue 2. LA MECANICA DE FLUIDOS, APLICACIONES E IMPLICACIONES. Wilson D. Jerry. Segunda Edición Editorial Prentice Hall. Chile 1994. FUNDAMENTOS BASICOS DE MECANICA DE FLUIDOS. Williams, Gareth. Tercera Edición Editorial Mc Graw Hill Interamericana. México 1996. INTRODUCCION A LA MECANICA DE FLUIDOS. 2da. Edición. Fernández Larrañaga Bonifacio. Alfa omega Grupo Editorial. México 1999. Treybal (1981). Mass Transfer Operations. McGraw Hill.
Lab. N° 04-“DISEÑO Y CÁLCULO DE PARÁMETROS DE OPERACIÓN DE INTERCAMBIADORES DE CALOR DE CASCO Y TUBO”
Laboratorio de Operaciones Industriales 18
Página
Aguirre López, José Luis
“A”
18/09/2017
Lab. N° 04-“DISEÑO Y CÁLCULO DE PARÁMETROS DE OPERACIÓN DE INTERCAMBIADORES DE CALOR DE CASCO Y TUBO”
Laboratorio de Operaciones Industriales 19
Página
Chiclayo Muñoz, Angie Leonela
“A”
18/09/2017
Lab. N° 04-“DISEÑO Y CÁLCULO DE PARÁMETROS DE OPERACIÓN DE INTERCAMBIADORES DE CALOR DE CASCO Y TUBO”
Laboratorio de Operaciones Industriales 20
Página
Garcia Sanchez, Cesar Emilio
“A”
18/09/2017
Lab. N° 04-“DISEÑO Y CÁLCULO DE PARÁMETROS DE OPERACIÓN DE INTERCAMBIADORES DE CALOR DE CASCO Y TUBO”
Laboratorio de Operaciones Industriales 21
Página
Juarez Campos, Fatima Antonela
“A”
18/09/2017
Lab. N° 04-“DISEÑO Y CÁLCULO DE PARÁMETROS DE OPERACIÓN DE INTERCAMBIADORES DE CALOR DE CASCO Y TUBO”
Laboratorio de Operaciones Industriales 22
Página
