Practica De Flujo De Fluidos

Tecnología Farmacéutica I Flujo de Fluidos

FLUJO DE FLUIDOS OBJETIVO ACADEMICO:
Conocer y manejar las variables que se encuentran en un sistema de flujo de fluidos a través de la ecuación de Bernoulli.

PROBLEMA:
- Determinar si la potencia suministrada por la bomba utilizada es la adecuada para que el equipo alimente al tanque de descarga a una altura 5 metros mayor de la que estácolocado originalmente.

INTRODUCCION:
NÚMERO DE REYNOLDS (Re) Re = D  V 

DONDE: D es la distancia recorrida V es la velocidad  es la densidad  es la viscosidad Re es un valor adimensional, sirve para determinar la naturaleza de los fluidos ( laminares o rurbulentos)  Un flujo laminar posee un Re < 2000  Un flujo turbulento tiene un Re>4000  Los fluidos que poseen valores de Re entre2000-4000 se consideran fluidos críticos, puesto que es difícil conocer su comportamiento real. ECUACIÓN DE BERNOULLI MZ1g + MV2 + P1 + wf - hL = MZ2g +MV2 + P2 2  2  A) SISTEMA INTERNACIONAL: Puesto que la masa del fluido es constante a través de todo el proceso la ecuación se reduce a: Z1g + V2 + P1 + wf - hL = Z2g +V2 + P2 2  2  UNIDADES DE CADA TÉRMINO: m2 / s2 B) SISTEMA MKS O AMERICANO DEINGENIERÍA: En este caso, es la misma ecuación que en el sistema internacional, solo que aquí se utiliza el factor de conversión gravitacional (gc = 9.81 Kg m /kg s2 = 32.2 lb ft /lb s2): Z1g + V2 + P1 + wf - hL = Z2g +V2 + P2 gc 2gc  gc 2gc  UNIDADES DE CADA TERMINO: Kg m / Kg Despejando el término de trabajo de bombeo (la energía mecánica que se le administra al líquido): wf = Zg + V2 + P +hL gc 2gc 

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El primer término de la ecuación (Z g / gc) anterior representa la pérdida de energía potencial (debida a la diferencial de altura), el segundo la pérdida de energía cinética (debida a la diferencial de velocidad que sufre el fluido a través del proceso), el tercero la pérdida de energía de presión y el cuarto término representalas pérdidas de energía por fricción. La velocidad V se calcula a partir de la siguiente ecuación: V=q/A Donde q = flujo volumétrico o gasto volumétrico A = área interna V = velocidad

ECUACIÓN DE DARCY Como se recuerda, hL indica las pérdidas de energía de fricción, y por lo tanto, se debe de agregar una cantidad de esta energía para compensar las pérdidas.

A) SISTEMA SI: h L = f L V2 D 2 B)SISTEMA MKS (AI): h L = f L V2 D 2gc Donde f , es el factor de fricción, L es la longitud de la tubería y a ésta puede sumarse la longitud equivalente que tiene un accesorio; D es el diámetro interno. CALCULO DE LAS PÉRDIDAS POR FRICCIÓN EN EL EQUIPO DE ESTUDIO: Como se observa en la ecuación de Darcy, se encuentra el término L/D que se debe de desglosar en los siguientes términos: L = L + L DTOTAL D TUB D ACC + L D MED

DONDE: L/D TOTAL Es el término de longitud equivalente total, éste va en la ecuación de Darcy L/D TUB Es la longitud equivalente debida a la tubería L/D ACC Es la longitud equivalente debida a los accesorios L/D MED Es la longitud equivalente debida a los medidores de flujo: el venturi y la placa de orificio Ahora bien L/D TUB se calcula midiendo todo la longitud de latubería y dividiéndola entre su diámetro interno, L/D ACC se calcula a través de la tabla A 30 del Crane, ahí se encuentran enlistados todos los accesorios y el valor correspondiente, lo único que resta hacer es sumar todos los valores de todos los accesorios y con ello se obtendrá L/D ACC; por último se encuentra el término L/D MED , éste se calcula de la siguiente manera: Como se observa , encada medidor de flujo, se encuentra un manómetro que mide la caída de presión debida al medidor, si viéramos de manera esquemática esta medición quedaría que:

P1 P MEDIDO Valor de presión desconocido

P2

P3

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Como se nota en el diagrama, el P que nos interesa conocer es P 1 – P2 es decir, la pérdida de presión que sufre el fluido...