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UNIVERSIDAD NACIONAL SANTIAGO ANTÚNEZ DE MAYOLO-UNASAM-HZ

Escuela profesional de ingeniería industrialTEMA: CONDUCCIÓN DE FLUIDOS

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FLUIDO

Un fluido es todo cuerpo que tiene la propiedad de fluir, y carece de

rigidez y elasticidad, y en consecuencia cede inmediatamente a

cualquier fuerza tendente a alterar su forma y adoptando así la forma

del recipiente que lo contiene. Los fluidos pueden ser líquidos o gases

según la diferente intensidad de las fuerzas de cohesión existentes

entre sus moléculas.

Características de los fluidos

• Los fluidos son sustancias capaces de fluir.

• La posición relativa de sus moléculas puede cambiar continuamente.

• Todos los fluidos son compresibles en cierto grado.

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Características de los líquidos• Forma indefinida.• Volumen fijo.• Toman la forma del recipiente que los contiene.• Muy poco compresibles.

Características de los gases • Forma indefinida• Son compresibles• Son muy ligeros

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La mecánica de fluidos es la parte de la física que estudia los fluidos

tanto en reposo como en movimiento, así como de las aplicaciones y

mecanismos de ingeniería que utilizan fluidos. La mecánica se divide en

la estática de fluidos o hidrostática, que se ocupa de los fluidos en

reposo o en equilibrio; y en la dinámica de fluidos o hidrodinámica,

que trata de los fluidos en movimiento.

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TIPOS DE FLUIDOS

FLUIDOS NEWTONIANOS

Son los de comportamiento normal, tenemos el agua que tiene poca viscosidad y

esta no varía con ninguna fuerza que se le aplica, si le damos un golpe a la

superficie del agua esta se deforma como es lógico.

A medida que aumenta la temperatura de un fluido líquido disminuye la

viscosidad. Esto quiere decir que la viscosidad del líquido es inversamente

proporcional al aumento de la temperatura.

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FLUIDOS NO NEWTONIANOS

Tiene un comportamiento extraño, este tipo de fluidos no cumplen con las

leyes de newton, presentan mayor viscosidad las cuales además pueden

variar con las tensiones (fuerzas) que se le aplican lo que hace que se

comporte como un sólido ante mayor fuerza y como liquido con menos

tensión aplicada .

Estos fluidos se pueden caracterizar mejor mediante otras propiedades,

propiedades que tiene que ver con la relación entre el esfuerzo y los

tensores de tensiones bajo diferentes condiciones de flujo, tales como

condiciones de esfuerzo cortante oscilatorio. Ejemplo: mezcla de la maicena

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PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS

Viscosidad.

La viscosidad es una propiedad distintiva de los fluidos. Está ligada a

la resistencia que opone un fluido a deformarse continuamente cuando se le

somete a un esfuerzo de corte.

Compresibilidad.

La compresibilidad representa la relación entre los cambios de volumen y los

cambios de presión a que está sometido un fluido.

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Presión de vapor.

Los fluidos en fase liquida o gaseosa dependiendo de las condiciones en que se

encuentren. Las sustancias puras pueden pasar por las cuatro fases, desde

sólido a plasma, según las condiciones de presión y temperatura a que estén

sometidas.

Tensión superficial.

Se ha observado que entre la interface de dos fluidos que no se mezclan se

comportan como si fuera una membrana tensa. La tensión superficial es la

fuerza que se requiere para mantener en equilibrio una longitud unitaria de

esta película.

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CIRCULACION DE FLUIDOS

Es una operación unitaria que consiste en trasladar fluidos de un lugar

determinado a otro continuamente o solo lo necesario, con el fin de utilizarlo

ya sea como aditivo, para la limpieza o como combustible que genere energía

en el caso del gas propano, para ello tenemos que ver las condiciones de

presión y temperatura máxima de trabajo que soportara nuestro conductor:

el material seleccionado debe resistir las condiciones máximas de presión y

temperatura para la cual se diseña el sistema.

Características del fluido conducido: Debe conocerse, con la mayor precisión

posible, la naturaleza y características del fluido a transportar como ser: P.H.,

densidad, cantidad, toxicidad, corrosividad, etc.

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Confiabilidad operativa y seguridad: Cuando se transportan fluidos del

tipo peligrosos (combustibles, inflamables, tóxicos, etc.) que presentan un

riesgo potencial de accidente, deben seleccionarse materiales, juntas,

uniones y demás componentes cuyos comportamientos otorguen al sistema

la necesaria confiabilidad y seguridad operativas.

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CONDUCCIONES Y ACCESORIOS UTILIZADOS EN CIRCULADCION DE FLUIDOS

CUNDUCCIONES

Son los encargados de trasportar los fluidos por su interior. los tubos que forman

las conducciones se fabrican en dimensiones normalizadas y las longitudes

pueden variar. Los materiales con los que se fabrican las conducciones son muy

diversos: acero inoxidable, hierro forjado, fundición, cobre, plomo, amianto,

plástico, cemento, etc.

Se utilizaran dependiendo de las propiedades del fluido (denso, corrosivo,

viscoso. Etc.) y de la presión y la temperatura a la cual pueden estar sometidos

en un proceso.

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CONEXIONES

Los métodos más usuales para la conexión de tubos son:

/) Uniones roscadas.-macho hembra son las usadas en las industrias además

son las más indicadas para tuberías de pequeño diámetro.

/) Uniones soldadas.- indicada para tuberías que soportan elevadas

temperaturas y presión esta normada para tuberías superiores a 2 pulgadas.

/) Unión mediante bridas.- indicada para tuberías que han de soportar

presiones muy elevadas o para tuberías que se desmontan con frecuencia. Son

bridas roscadas a cada sección y unidas entre sí con un sistema tornillo-tuerca.

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ACCESORIOS DE LAS CONDUCCIONES

Existen accesorios que hacen que el flujo dentro del tubo cambie de

dirección, sufra ensanchamiento, ramificaciones, etc.

Los más importantes son:

• Ramificaciones: tes y crucetas

• Codos.- se tiene en el mercado de diferentes ángulos

• Tapones ciegos

• Uniones con tuerca

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VALVULAS

Sirven para regular o para impedir el paso del fluido a través del conductor

(tuberia) contas de las siguientes partes.

Clasificación practica de las válvulas.

/) De compuerta

/) De retención

/) Válvulas de corte del flujo de bola

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APARATOS PARA IMPULSAR FLUIDOS

Cuando un fluido no dispones de suficiente energía para saltar obstáculos

como altura, distancia, y otros; hay que comunicársela con aparatos

mecánicos adecuados.

Existen formas variadas de impulsión de fluidos, por lo que hay también

varios tipos de bombas que impulsan fluidos podemos tener por ejemplo:

/) Bombas.- generalmente para líquidos

/) Ventiladores.- se limita a hacer circular el gas.

/) Soplantes.- proporciona a los gases mayor presión.

/) Compresores.-impulsa a los gases a presiones superiores.

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APLICACIONES DEL FLUJO DE FLUIDOS EN LAS INDUSTRIAS Y ACTIVIDAES

ECONOMICAS.

INDUSTRIA DEL PETROLE Y GAS NATURAL

El manejo de los fluidos en superficie provenientes de un yacimiento de petróleo

o gas, requieren de la aplicación de conceptos básicos relacionado con el flujo de

fluidos en tuberías en sistemas sencillos y en red de tuberías, el uso de válvulas

accesorios y las técnicas necesarias para diseñar y especificar equipos utilizados

en operaciones de superficie.

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OLEODUCTOS

Son conductores que transportar diferentes tipos de petróleo, pesado,

ligero y de diferente calidad, en las estaciones de transferencia y

refinerías, se conectan con tubos más pequeños llamados poliductos,

que transportan el combustible refinado del petróleo, Búnker, Diésel y

Gasolina a diferentes lugares del país.

El oleoducto Norperuano

Es el oleoducto más largo del Perú. Se construyó para

transportar petróleo desde departamento de Loreto cruzando los Andes

hasta la costa en Bayóvar, departamento de Piura con un total de 1.106

km al oeste.

El oleoducto Norperuano tiene una capacidad de 100.000 barriles por

hora. La empresa estatal peruana Petroperú es el operador de este

oleoducto.

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FUNCION

Transporta petróleo desde la selva peruana hasta el terminal de Bayovar ubicado

en la costa norte del País, de esta manera logramos proveer de mayor cantidad de

crudo a las refinerías del país o del extranjero si éste se exporta.

Nos brinda la facilidad de disponer del petróleo extraído en la selva norte al

transportarlo hasta la costa peruana.

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EN LA MINERIA

La ventilación en una mina subterránea es el proceso mediante el cual se

hace circular por el interior de la misma el aire necesario para asegurar una

atmósfera respirable y segura para el desarrollo de los trabajos.

La ventilación se realiza estableciendo un circuito para la circulación del aire a

través de todas las labores. Para ello es indispensable que la mina tenga dos

labores de acceso independientes: dos pozos, dos socavones, un pozo y un

socavón, etc.

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En las labores que sólo tienen un acceso (por ejemplo, una galería en avance) es

necesario ventilar con ayuda de una tubería. La tubería se coloca entre la

entrada a la labor y el final de la labor. Esta ventilación se conoce

como secundaria, en oposición a la que recorre toda la mina que se conoce

como principal.

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Es necesario establecer una circulación de aire por las siguientes razones:

• Es necesario asegurar un contenido mínimo de oxigeno en la atmósfera de la

mina para permitir la respiración de las personas que trabajan en su interior.

• En el interior se desprenden diferentes tipos de gases, según el mineral a

explotar y la maquinaria utilizada. Estos gases pueden

ser tóxicos, asfixiantes y/o explosivos, por lo que es necesario diluirlos por

debajo de los límites legales establecidos en cada país.

• A medida que aumenta la profundidad de la mina la temperatura aumenta. El

promedio del aumento de temperatura medio es de 1º cada 33 m.

Adicionalmente, los equipos y máquinas presentes en el interior contribuyen

a elevar la temperatura del aire. En este caso la ventilación es necesaria para

la climatización de la mina.

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Los ventiladores son los responsables del movimiento del aire, tanto en la

ventilación principal como en la secundaria. Generalmente los ventiladores

principales se colocan en el exterior de la mina, en la superficie.

Los tipos de ventiladores utilizados son:

• Axiales o de hélice

• Radiales o centrífugos

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Mineroducto

El mineroducto es una tubería reforzada que corre bajo el suelo y que es

monitoreada en toda su trayectoria. Así, este ducto ha sido diseñado con el uso

de la tecnología más avanzada, que incluye una red de fibra óptica entre la mina y

Huarmey. Este tubo metálico recubierto transporta concentrados de cobre o zinc

desde la Mina (San Marcos) hasta Puerto Punta Lobitos (Huarmey).

El mismo tiene tres capas:

Recubierta externa de plástico (Polietileno)

Tubo de acero

Cubierta interna de plástico grueso (HDPE)

Este ducto, tiene un diámetro que no pasa los 25cm y cuenta con 4 estaciones de

válvula en el Valle Fortaleza y una estación terminal en Puerto. Este mecanismo

está diseñado para proteger el medio ambiente en caso ocurriera algún

accidente.

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MINERODUCTO ANTAMINA

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EN LA INSDUSTRIA CERVECERA U OTRAS BEBIDAS

Las industrias que más aplican lo que es el flujo de fluidos es la industria de

todo tipo de bebidas, porque trabajan con el agua, algunos gases a los

cuales les van agregando insumos propios de cada bebida.

En el caso de la industria cervecera lo que se logra en primer lugar es el

mosto que es un líquido con aglomerantes (cebada, lúpulo y otros), y que

va pasando de recipiente en recipiente ahí donde apreciamos el flujo de

fluidos que se realiza con conducciones de acero inoxidable; se pasa a un

recipiente donde el mosto se va enfriar a temperatura adecuada para

luego añadir levadura luego se filtra la cerveza a temperatura -1.5ºC a

través de filtros con ayudas filtrantes lo cual ayuda separar los materiales

insolubles.

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En la industria de todo tipo de bebidas los procesos son continuos, por tanto el fluido va estar en constante movimiento, a los cuales se le va ir añadiendo insumos que completen el producto.