termodinamica

Principios para el Diseño. Tramos de Tubería a Considerar
Para llevar a cabo el diseño de las tuberías que componen las distintas líneas de proceso se dividirán éstas en tramos, cada uno de los cuales estará formado por la porción de línea comprendida entre dos equipos consecutivos. De esta forma los diferentes aspectos a calcular (diámetro óptimo de la conducción, pérdidas de carga, etc.) seevaluarán independientemente para cada uno de estos tramos. La definición y descripción de los diferentes tramos de tubería se realizará sobre el correspondiente diagrama de flujo, usándose para designar cada uno de ellos los nombres de los equipos que constituyen su principio y su final.
Determinación del Diámetro óptimo de la Conducción
Un aspecto muy importante a tener en cuenta para eldiseño del sistema de tuberías sistema es el de la velocidad que alcanza el fluido por el interior de las conducciones. Dicha velocidad, en el caso de la circulación isoterma de fluidos incompresibles, viene determinada por el caudal y el diámetro de la sección interna de la conducción, y para cada fluido tiene un valor máximo que no debe ser sobrepasado, ya que de lo contrario puede producirse undeterioro del producto por tratamiento mecánico inadecuado. Los valores aproximados que se usan en la práctica dependen del tipo de fluido que se trate, pero los más corrientes se recogen en la Tabla 1. Los valores de la tabla son los más corrientes en la práctica ordinaria, sin embargo, en condiciones especiales, pueden requerirse velocidades que están fuera de los intervalos indicados. Lasvelocidades pequeñas han de ser las más utilizadas, especialmente cuando el flujo es por gravedad desde tanques elevados (McCabe et al., Operaciones Unitarias en Ingeniería Química, 4ª Ed., McGraw-Hill, 1991).
Tabla 1. Velocidades recomendadas para fluidos en tuberías.
 
 
Velocidad
Fluido
Tipo de Flujo
ft/s
m/s
Líquidos poco viscosos
Flujo por gravedad
0.5 – 1
0.15 – 0.30
 
Entrada de bomba1 – 3
0.3 – 0.9
 
Salida de bomba
4 – 10
1.2 – 3
 
Línea de Conducción
4 – 8
1.2 – 2.4
Líquidos viscosos
Entrada de bomba
0.2 – 0.5
0.06 – 0. 15
 
Salida de bomba
0.5 – 2
0.15 – 0.6
Vapor de Agua
 
30 – 50
9 – 15
Aire o gas
 
30 – 100
9 – 30
Para la limpieza CIP, la velocidad de las soluciones detergentes o del líquido para el aclarado, no debe ser menor de 1.5 m/s.Así, para un caudal determinado del fluido a bombear, imponiendo la velocidad máxima del mismo, se determina de forma inmediata el diámetro mínimo de la conducción. Deberá escogerse, en cualquier caso, el diámetro normalizado inmediatamente superior a dicho valor mínimo. Dicho valor es lo que se conoce como el diámetro óptimo de la conducción, pues representa el menor coste posible, cumpliendo lasexigencias en cuanto a la velocidad de máxima de circulación del fluido por la misma.
Cálculo de las Pérdidas de Carga
El rozamiento de un fluido con las paredes de la tubería por la que circula provoca en el mismo una caída de presión. Conocer el valor de esta caída de presión es necesario de cara al cálculo de las bombas, pero también para comprobar que el diámetro elegido para la conducción essuficiente, pues de ser éste muy pequeño la pérdida de carga que se produzca será muy elevada. En este sentido se consideran valores razonables de caída de presión en una conducción los siguientes (para caudales de 0 a 60 m3/h):
1. Zona de aspiración de bombas:        0.40  kg/cm2  (0.39 bar)
2. Zona de impulsión de bombas:         0.6 a 0.8 kg/cm2 (0.59 a 0.78 bar)
De esta forma, al realizarel cálculo de las pérdidas de carga, se procurará que, en la medida de lo posible, no superen los valores anteriores. Si esto sucediere habrá de aumentarse el diámetro de la conducción por encima del que recomienda la velocidad de circulación máxima del fluido, de modo que la pérdida de carga disminuya. Sin embargo, en algunos casos, no será posible incrementar dicho valor ya que éste se halla...