BANCO HIDRAULICO DE PRUEBAS

RESUMEN
El presente trabajo tiene la finalidad de proveer al laboratorio de fluidos de un banco
de pruebas para pérdidas de carga en tuberías y accesorios, que sea funcional y útil
para el aprendizaje de quienes realizan prácticas en este laboratorio.
Para cumplir con este objetivo, se diseñó un banco de pruebas que cuenta con
sistemas de tuberías por el que circula agua impulsada por unabomba. Se tiene la
posibilidad de controlar dos variables: caudal y presión. Para el control del caudal y
de la presión se implementó un sistema de lazo cerrado, en el cual el agua circula
desde y hacia el tanque de reserva, se utiliza un rotámetro para la medición del
caudal, la medición de presión se la realiza por medio de los manómetros. Para el
control de las variables se diseñó un sistemabasado en la técnica del
estrangulamiento con la ayuda de una válvula manual.
La adquisición de datos se lo realiza observando los diferentes manómetros ubicados
en cada tramo. Se tomará una temperatura aproximada de 20°C para obtener las
propiedades físicas del agua, como la viscosidad y la densidad. El caudal se lo toma
directamente del rotámetro.
II
PRESENTACIÓN
El presente proyectoestá estructurado como se indica a continuación.
El capítulo 1 contiene la base teórica sobre las propiedades físicas de los fluidos,
teoría de flujo en tuberías y accesorios, con las fórmulas características del flujo
laminar y turbulento, la ecuación general de la teoría de Bernoulli y finalmente se
presenta los coeficientes de resistencia “K” para válvulas y accesorios.
El capítulo 2contiene la base teórica sobre el estudio de los métodos de medición y
control de caudal, tipos de válvulas de control para fluidos como son: la válvula de
compuerta, válvula de bola, entre otras, el estudio de los dispositivos para medir el
caudal y velocidad de los fluidos, medidores de cabeza variable, medidores de área
variable, medidores de desplazamiento positivo, entre otros.
El capítulo 3describe el diseño y simulación del banco de pruebas, en el se
encuentran todos los cálculos necesarios para el diseño como son: el área de cada
tubería, la velocidad del fluido, el número de Reynolds, la rugosidad relativa, el
factor de fricción y la pérdida de carga. Con la ayuda de la ecuación de Bernoulli se
obtiene la curva de cada tramo dentro del banco de pruebas, selección de la bomba,selección de manómetros y la simulación del banco con la ayuda del programa
Pipeflow Expert.
El capítulo 4 corresponde a las pruebas y resultados obtenidos al poner en
funcionamiento el módulo. Se realizan pruebas a la bomba, a los accesorios y a las
diferentes tuberías que se encuentran dentro del banco.
El capítulo 5 muestra el análisis de costos de la construcción del prototipo.
Elcapítulo 6 muestra las respectivas conclusiones y recomendaciones del proyecto.
1
CAPÍTULO I
1.1 TEORÍA DEL FLUJO DE FLUIDOS EN TUBERÍAS
El método más común para transportar fluidos de un punto a otro es impulsarlo a
través de un sistema de tuberías. Las tuberías de sección circular son las más
frecuentes, ya que esta forma ofrece no sólo mayor resistencia estructural sino
también mayor seccióntransversal para el mismo perímetro exterior que cualquier
otra forma.
A menos que se indique específicamente, la palabra “tubería” en este estudio se
refiere siempre a un conducto cerrado de sección circular y diámetro interior
constante.
Muy pocos problemas especiales de mecánica de fluidos, como es el caso del flujo en
régimen laminar por tuberías, pueden ser resueltos por métodosmatemáticos
convencionales; todos los demás problemas necesitan métodos de resolución basados
en coeficientes determinados experimentalmente. Muchas fórmulas empíricas han
sido propuestas como soluciones a diferentes problemas de flujo de fluidos por
tuberías, pero son muy limitadas y pueden aplicarse sólo cuando las condiciones del
problema se aproximan a las condiciones de los experimentos de los...