Trabajo Colaborativo 2

TRABAJO COLABORATIVO 2PRACTICAS

GRUPO: 301117_5

TUTOR:

ING. CARLOS GERMAN PASTRANA BONILLA

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA “UNAD”ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS E INGENIERIAS

PROGRAMA DE INGENIERIA DE ALIMENTOS

2012

LABORATORIO 2: FLUJO Y DISEÑO DE TUBERIAS

Resumen

Después del pretratamiento térmico de La leche, ésta es llevada a silos, de donde es bombeada a la etapa de pasteurización. El tramo de tubería que conduce la leche bombeada, del precalentador al silo, está provista de una válvula que regula el flujo de leche y de dos manómetros que nos registran el cambio de presión en este tramo. La práctica de flujo y diseño de conductos permite establecer el efecto del diámetro de la tubería, el material de la tubería de la tubería y el caudal en la caída de presión en el conducto que transporta la leche, y sus efectos en el llenado de un tanque o silo para el almacenamiento.

Objetivo General

Estudiar incidencia que tiene el diseño de la tubería en el transporte de fluidos.

Objetivo Específico

Estudiar el efecto del diámetro y la rugosidad de la tubería para distintos caudales, sobre la caída de presión en un determinado tramo.

Estudiar el efecto en el llenado del tanque de almacenamiento, al cambiar los parámetros de diseño de la tubería.

Lista de equipos

Silos Precalentador Bomba centrífuga antes y después de el precalentador.

Restricciones

Flujo en estado estable, sin acumulación de materia en el sistema. La temperatura de la leche no es afectada por la fricción. No hay transferencia de calor desde o hacia el fluido. Las tuberías se consideran de tipo rugosas. La tubería será de acero inoxidable, hierro galvanizado, fundición y hormigón.

Procedimiento

El usuario variará el caudal de leche, fijando un determinado caudal como set point, seleccionará el diámetro de la tubería entre varias opciones disponibles, escogerá el material del conducto y hará lectura de las presiones reportadas por los dos manómetros ubicados en la tubería (anterior y posterior a la válvula de operación).

Variables de entrada y salida

Variables de entrada

Diámetro de tubería Caudal Factor de rugosidad de la tubería (al seleccionar el material de la tubería)

Variables de salida

Tiempo de llenado Presión manométrica en el punto 2 Presión manométrica en el punto 1

TABLAS DE DATOS

NOMBRE SIMB DESCRIPCION VALOR VALOR VALOR VALOR UNID INSTR

FACTOR DE RUGOSIDAD

RFACTOR DE RUGOSIDAD

0,0000015 0,00005 0,00015 0,003 m

CAUDAL DE LECHE

C CAUDAL DE LECHE 0,00267 0,002 0,00133 0,00067 0,0027 0,002 0,0013 0,00067 0,0027 0,002 0,001 0,000667 0,0027 0,002 0,0013 0,00067 m3/s ROTAMETRO

DIANETRO DE LA

TUBERIA

DIAMETRO DE LA TUBERIA

0,0254 0,0254 0,0254 0,0254

PRESION 1 P1

ALTURA DE FLUIDO

MANOMETRICO EN RAMA IZQUIERDA

354,03 353,98 353,99 353,97 354,05 354,02 354,02 354,05 353,98 354,01 354 354,03 353,97 354 354,03 354,04 kPa MANOMETRO

PRESION 2 P2

ALTURA DE FLUIDO

MANOMETRICO EN RAMA DERECHA

226,01 226,07 214 189,77 117,25 183,87 171,78 147,56 75,1 154,6 142,5 118,34 45,83 -115-

127,48-151,73 kPa MANOMETRO

TIEMPO T

ALTURA EN EL TANQUE DE

ALMACENAMIENTO EN EL TIEMPO 1

35,45 35,48 35,69 36,24 38,55 36,43 36,69 37,48 40,69 37,22 37,65 38,46 43,09 NaN NaN NaN seg CRONOMETRO

TIEMPO DE LLENADO

Tll



2123,76 2123,8 2139,31 2173,34 2309,7 36,43 2201,6 2244,57 2436,6 2231,5 2254 2307,12 2580,9 NaN NaN NaN seg CRONOMETRO

GRAFICAS

ANALISIS

Aquí se aplica la conservación de la masa de fluido cuando se pasa a través de

dos o más secciones de un conducto o tubería de corriente establece que la masa

que entra es igual a la masa que sale ya que cuando un fluido mantiene su

densidad constante no se acumula masa durante su conducción, pero hay que

tener en cuenta las pérdidas por rozamientos las cuales son función de la

rugosidad del conducto, de la viscosidad del fluido, del régimen de funcionamiento

y del caudal circulante, es decir de la velocidad: a más velocidad, más pérdidas.

http://es.wikipedia.org/wiki/Fluido

http://es.wikipedia.org/wiki/Caudal

http://es.wikipedia.org/wiki/Viscosidad

http://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADnea_de_corriente

http://es.wikipedia.org/wiki/Tuber%C3%ADa

LABORATORIO 3: MEDICIÓN DE CAUDALES

Resumen

La práctica de medición de caudales se desarrolla en un sistema conformado por una tubería que conduce agua a un tanque de almacenamiento. En la tubería están montados un medidor venturi y un medidor de orificio. Estos dos elementos se complementan con un manómetro en U que permite establecer el caudal por medio de una diferencia de presión. Los valores de caudal obtenidos se pueden corroborar determinando el cambio de nivel (y por tanto de volumen) en el tanque receptor en un determinado intervalo de tiempo.

Objetivo General

Estudiar y comparar los distintos medios para determinar el caudal de un fluido incompresible en tubería y canal.


Realizar las mediciones de caudal que ofrecen un vénturi y un medidor de orificio.

Calibrar el caudal que permite la válvula V-1 según su apertura.

Lista de equipos

P-L01 Bomba de alimentación de agua FI-1 Medidor Vénturi FI-2 Medidor de orificio V-L02 Tanque de almacenamiento de agua

Restricciones

Las pérdidas por fricción en el venturi se representan adecuadamente mediante un coeficiente empírico Cv, cuyo valor es 0.98.

La longitud de la tubería antes y después del medidor de orificio es la suficiente para garantizar un patrón de flujo normal y sin distorsiones.

Procedimiento

El usuario ajustará la apertura de la válvula y procederá a tomar las alturas de mercurio en cada uno de los ramales de los capilares para determinar la diferencia de presión en los medidores venturi y de orificio. También se hará lectura del cambio de nivel en el tanque receptor en función del tiempo



Apertura de la válvula V-1.

Variables de salida

Niveles de mercurio en los ramales del capilar del venturi, hI y hD. Niveles de mercurio en los ramales del capilar medidor de orificio, hI y hD. Nivel en el tanque receptor, indicador L1

TABLAS DE DATOS

NOMBRE SIMB DESCRIPCION VALOR VALOR VALOR VALOR VALOR VALOR UNID INSTR

PORCENTAJE DE APERTURA DE LA

VALVULAc


VALVULA30 50 90 30 50 90 %

TIEMPO tTIEMPO(PARA LA

CALIBRACION DEL CAUDAL)

20 20 20 100 100 100 S CRONOMETRO

TIEMPO DE MEDIDOR

TIPO DE MEDIDORTUBO

VENTURINI

MEDIDOR DE

ORIFICIO

TUBO VENTURINI

MEDIDOR DE

ORIFICIO

TUBO VENTURINI

MEDIDOR DE

ORIFICIO

TUBO VENTURINI

MEDIDOR DE

ORIFICIO

TUBO VENTURINI

MEDIDOR DE

ORIFICIO

TUBO VENTURINI

MEDIDOR DE

ORIFICIO

ALTURA DE FLUIDO


hl

ALTURA DE FLUIDO


-126,1 146,78 -719,18 -160,51 -4420,41 -2078,14 -126,06 146,79 -719,13 -160,5 -4420,4 -2078,09 kPaMANOMETRO DE TUBO EN U

ALTURA DE FLUIDO


hD

ALTURA DE FLUIDO


440,02 440,06 440,08 440,01 440,01 440,02 440,04 440,03 440,02 440,04 440,06 440,02 kPaMANOMETRO DE TUBO EN U



ht



0,21 0,16 0,17 0,2 0,29 0,25 0,28 0,36 0,44 0,39 0,71 0,66 kPaMEDIDOR DE

NIVEL



VALVULAc


VALVULA30 50 90 30 50 90 %

TIEMPO tTIEMPO(PARA LA

CALIBRACION DEL CAUDAL)

200 200 200 300 300 300 S CRONOMETRO

TIEMPO DE MEDIDOR

TIPO DE MEDIDORTUBO

VENTURINI

MEDIDOR DE

ORIFICIO

TUBO VENTURINI

MEDIDOR DE

ORIFICIO

TUBO VENTURINI

MEDIDOR DE

ORIFICIO

TUBO VENTURINI

MEDIDOR DE

ORIFICIO

TUBO VENTURINI

MEDIDOR DE

ORIFICIO

TUBO VENTURINI

MEDIDOR DE

ORIFICIO

ALTURA DE FLUIDO


hl

ALTURA DE FLUIDO


-126,11 146,71 -160,52 -719,19 -4420,41 -2078,14 -126,07 146,77 -719,16 -160,52 -4420,46 -2078,15 kPaMANOMETRO DE TUBO EN U

ALTURA DE FLUIDO


hD

ALTURA DE FLUIDO


440,01 440,06 440,08 440,05 440,02 440,08 440,05 440,02 440,04 440,01 440,01 440,03 kPaMANOMETRO DE TUBO EN U



ht



0,51 0,49 0,67 0,61 1,16 1,15 0,64 0,69 0,9 0,95 1,73 1,69 kPaMEDIDOR DE

NIVEL

GRAFICAS

TUBO VENTURINI

MEDIDOR DE ORIFICIO

ANALISIS

Hay que tener en cuenta que los medidores de flujo son dispositivos, los cuales pueden ser utilizados en muchas aplicaciones tecnológicas y aplicaciones de la vida diaria, en donde conociendo su funcionamiento y su principio de operación se puede entender de una manera más clara la forma en que este nos puede ayudar para solventar o solucionar problemas o situaciones con las cuales son comunes, según los datos y las graficas se puede observar que el tubo de Venturi es un dispositivo que por medio de cambios de presiones puede crear condiciones adecuadas que mejoran los niveles en el tanque de almacenamiento.

LABORATORIO 4: MEDICIÓN DE PRESIONES

Resumen

El nivel de aceite dentro de un tanque ofrece la carga requerida para realizar la medición de la presión ejercida por el fluido sobre el fondo del recipiente, utilizando 2 manómetros distintos: de tubo en U y de tubo inclinado; por otra parte es posible realizar la medición de la diferencia de presión entre dos tanques que contienen diferentes fluidos. En esta práctica el usuario podrá determinar los cambios en la presión de tanques de almacenamiento de líquidos como el agua y aceites comunes mediante la lectura de los manómetros mencionados.

Objetivo General

Realizar la medición de presiones en el fondo de tanques de almacenamiento haciendo uso de diferentes tipos de manómetros.


Realizar la medición de la presión ejercido por un fluido sobre el fondo del recipiente que lo contiene.

Realizar la medición de la diferencia de presión entre dos tanques de almacenamiento de fluidos

Lista de equipos

P1 Manómetro de tubo en U P2 Manómetro de tubo inclinado P3 Manómetro diferencial V-L01 Tanque de almacenamiento de agua V-L02 Tanque de almacenamiento de fluido seleccionado

Restricciones

Los aumentos en las lecturas de los manómetros debidas a los efectos de la capilaridad de los fluidos manométricos se consideran despreciables.

Procedimiento

El usuario establecerá varios niveles para el aceite dentro del tanque V-L01 y tomará las lecturas de los niveles del fluido manométrico (mercurio) en los ramales de los manómetros y de las respectivas deflexiones del diafragma. Con la información generada por la aplicación podrá hallar la densidad del fluido de prueba y calibrar los manómetros que hacen parte de la práctica.



Nivel del aceite en el tanque V-L01

Variables de salida

Alturas del mercurio en los ramales del manómetro de tubo en U. Alturas del mercurio en los ramales del manómetro de tubo inclinado. Alturas del mercurio en los ramales del manómetro diferencial.

TABLAS DE DATOS

NOMBRE SIMB DESCRIPCION VALOR VALOR VALOR VALOR VALOR VALOR VALOR VALOR UNID INSTR

NIVEL EN EL TANQUE 1

Z1

NIVEL EN EL TANQUE DE

ALMACENAMIENTO DE AGUA

0,2 1 0,2 1 0,2 1 0,2 1 m

NIVEL EN EL TANQUE 2

Z2

NIVEL EN EL TANQUE DE

ALMACENAMIENTO DE LA SUSTANCIA SELECCIONADA

0,2 0,2 0,5 0,5 0,7 0,7 1 1 m

SUSTANCIA SUSTANCIA

CONTENIDA EN EL TANQUE DOS

AMONIACO AMONIACO AMONIACO AMONIACO AMONIACO AMONIACO AMONIACO AMONIACO

ALTURA DE LIQUIDO

MANOMETRICO EN RAMA

IZQUIERDA MANOMETRO 1

h1

ALTURA DE LIQUIDO

MANOMETRICO EN RAMA IZQUIERDA MANOMETRO DE

TUBO EN U

392,66 363,36 392,67 363,38 392,66 363,35 392,74 363,36 mm MANOMETRO

ALTURA DE LIQUIDO


MANOMETRO 1

h2

ALTURA DE LIQUIDO

MANOMETRICO EN RAMA DERECHA MANOMETRO DE

TUBO EN U

407,34 436,75 407,38 436,7 407,4 436,69 407,41 436,73 mm MANOMETRO

ALTURA DE LIQUIDO

MANOMETRICO EN RAMA


h3

ALTURA DE LIQUIDO

MANOMETRICO EN RAMA IZQUIERDA MANOMETRO DE TUBO INCLINADO

0,34 0,29 0,33 0,32 0,33 0,33 0,32 0,34 mm MANOMETRO

ALTURA DE LIQUIDO


MANOMETRO 2

h4

ALTURA DE LIQUIDO

MANOMETRICO EN RAMA DERECHA MANOMETRO DE TUBO INCLINADO

-2,81 60,52 -17,12 46,24 -26,64 36,75 -40,88 22,47 mm MANOMETRO

ALTURA DE LIQUIDO

MANOMETRICO EN RAMA


h5

ALTURA DE LIQUIDO

MANOMETRICO EN RAMA IZQUIERDA MANOMETRO DE

TUBO DIFERENCIAL

54,5 54,54 61,17 61,22 65,66 65,69 72,39 72,36 mm MANOMETRO

ALTURA DE LIQUIDO


MANOMETRO 3

h6

ALTURA DE LIQUIDO

MANOMETRICO EN RAMA DERECHA MANOMETRO DE

TUBO DIFERENCIAL

145,57 145,6 138,85 138,85 134,42 134,44 127,74 127,73 mm MANOMETRO

GRAFICAS

ANALISIS

Los instrumentos industriales de medición de presión son una parte muy importante para las industrias de proceso en general, según los datos obtenidos y la grafica podemos observar que las presiones obtenidas reflejan su diferencia debido a los niveles de los tanques 1 y 2, ya que esto influye directamente sobre las alturas de los medidores, influyendo un poco la densidad de los fluidos utilizados. Al observar valores negativos de presión cuando el nivel 1 es menor que el nivel 2, se puede concluir que no se deben tener los tanques con estos niveles porque no funcionaría correctamente el sistema de flujo.

LABORATORIO 5: MEDICIÓN DE VISCOSIDADES Y DENSIDADES

Resumen

La medición de la viscosidad de Jarabe de sacarosa, con una concentración seleccionada por el usuario (10ºBrix, 30ºBrix y 40ºBrix), se realiza introduciendo 60 ml en una copa Saybolt, VS-L01, rodeada por un baño a temperatura constante. Cuando la muestra en la copa alcanza la temperatura de la prueba seleccionada por el usuario, se vacía la copa por el fondo, midiendo el tiempo requerido para que los 60 ml del jarabe fluyan a través del orificio de dimensiones específicas de la copa Saybolt, recolectando éste jarabe en un matraz aforado a 60 ml. Paralelamente se procede a medir el peso del jarabe recolectado en el matraz aforado a 60mL, a la temperatura de operación del viscosímetro.

Objetivo General

Realizar la medición de la viscosidad de un jarabe por medio de un viscosímetro Saybolt.


Determinar la viscosidad (cinemática y absoluta) y densidad de un jarabe para diferentes condiciones de temperatura y concentración.

Evaluar el efecto de la concentración sobre la viscosidad y la densidad de un Jarabe.

Evaluar el efecto de la temperatura sobre la viscosidad y la densidad de un Jarabe.

Lista de equipos

Copa Saybolt Indicador de temperatura Balanza analítica

Restricciones

El baño que rodea la copa Saybolt mantiene constante la temperatura de la muestra durante la prueba.

La masa que se reporta en las variables es a la temperatura de operación del viscosímetro.

Procedimiento

El usuario establecerá la concentración del jarabe y luego seleccionará la temperatura a la cual desea realizar la prueba (Temperatura de operación) y hará lectura de los tiempos que demoran los 60 ml de jarabe en fluir a través del orificio de la copa Saybolt. Además para estas mismas condiciones seleccionadas obtendrá lecturas del peso del jarabe. Se deben realizar como mínimo 5 mediciones. Las temperaturas recomendadas de medición son: 20ºC, 30ºC, 40ºC, 50ºC y 60ºC.



Concentración del Jarabe. Temperatura del Jarabe.

Variables de salida

Tiempo de vaciado de la copa Saybolt, VS-L01 Masa del Jarabe (este valor ya tiene restado el peso del matraz aforado de

recolección)

TABLAS DE DATOS

NOMBRE SIMB DESCRIPCION VALOR VALOR VALOR UNID INSTR

CONCENTRACIÓN DE AZUCAR DE

JUGO DE GUAYABA

C

CONCENTRACIÓN DE AZUCAR DE

JUGO DE GUAYABA

10 30 40 ºBrix

TEMPERATURA DE LA SOLUCION

AZUCARADATsin

TEMPERATURA DE LA SOLUCION

AZUCARADA10 50 70 10 50 70 10 50 70 ºC TERMOMETRO

TIEMPO DE CAIDA DE JUGO DE

GUYABAB

TIEMPO DE CAIDA DE JUGO DE

GUYABA32,7 30,1 29,7 39 31,8 31,4 51,47 33,7 33,4 s

MASA DEL JUGO RECOGIDO EN EL

MATRAZ AFORADO

W

MASA DEL JUGO RECOGIDO EN EL

MATRAZ AFORADO

62,4 61,7 61 68 66,9 66,2 70,86 69,8 69,1 g

GRAFICAS

ANALISIS

Los datos obtenidos y la grafica evidencian que el tiempo de caída del jarabe disminuye a medida que se aumenta la temperatura, lo que al mismo tiempo muestra que la viscosidad disminuye y que es inversamente proporcional a la temperatura.

Además se puede observar que la temperatura afecta la viscosidad haciendo que el jarabe cambie su densidad ya que los hace menos denso, por lo cual emplea un menor tiempo en la caída del jarabe, entonces se puede concluir que a mayor °Brix mayor masa de jarabe recogida.

LABORATORIO 6: PERDIDAS DE PRESIÓN EN ACCESORIOS Y TUBERIAS

Resumen

En el proceso de preparación de jugo de guayaba, este es almacenado en un tanque luego de salir de la despulpadora, para ser bombeado al desaireador donde se eliminará el aire y otros gases que puedan afectar el producto. Se estudiará el segmento de tubería que conecta el tanque de almacenamiento con el equipo de desaireacion, esta sección cuenta con manómetros en distintos puntos para determinar las pérdidas por fricción e incluye una válvula para regular el caudal de jugo.

Objetivo General

Estudiar la caída de presión por fricción en el transporte de fluidos en tuberías.


Determinar el efecto del caudal en la caída de presión por fricción entre dos puntos de una línea de tubería con determinada longitud, determinado número y tipo de accesorios.

Analizar el efecto de los distintos tipos de accesorios sobre el cambio de presión debido a la pérdida por fricción del fluido.

Lista de equipos

Tanque de almacenamiento. Desaireador. Bomba centrifuga

Restricciones

Flujo en estado estable, sin acumulación de materia en el sistema. La temperatura del fluido no es afectada por la fricción. No hay transferencia de calor desde o hacia el fluido.

Procedimiento

El usuario fijará un valor para el caudal de jugo y hará lectura de las presiones en los distintos puntos donde se ubican los manómetros.



Caudal de jugo.

Variables de salida

Presión indicada por los manómetros P1 a P4.

TABLAS DE DATOS


CAUDAL qCAUDAL DE

ENTRADA DE JUGO

1,33 1,73 2,03 2,43 2,83 3 m3/s ROTAMETRO

PRESION 1 P1PRESION EN

PUNTO 181,39 80,38 79,4 77,89 76,13 75,38 kPa MANOMETRO









GRAFICAS

ANALISIS

Según los datos obtenidos y la grafica, se observa que la presencia de accesorios afecta notablemente la presión de un fluido, en este caso podemos encontrar valores muy altos en las primeras mediciones a un caudal menor, pero se ve como a medida que inicia su recorrido va disminuyendo hasta que debe ser impulsado nuevamente por una bomba para recuperar velocidad y presión. A medida que aumenta el caudal, la presión de los primeros puntos disminuye pero aumenta cuando se impulsa nuevamente por la bomba, aunque en el punto cinco se evidencia que la presión tiende a caer otra vez.

Trabajo Colaborativo 2

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