Balance de Materia y Energía en Fluidodinámica

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA
BALANCE DE MATERIA Y ENERGÍA EN FLUIDODINÁMICA
 
CÁTEDRA		: 		Balance de Materia y Energía
CATEDRÁTICO	: 		Ing. NESTARES GUERRA Manuel 
ESTUDIANTES	:
HURTADO BARRIENTOS, Lesly Jennyfer 		(IQ)
NAULA INGA, Liliana Cristhel			(IQ)
RICSE PIZARRO, Jair Bismark			(IQ)
ROJAS URCOHUARANGA, Grinder		(IQ)
ZACARÍAS CALDERÓN, Dayana			(IQ)
HYO – PERÚ
2019
 
OBJETIVO GENERAL
 
Realizar un balance de materia y energía en un sistema de tuberías en serie empleando como líquidos el agua y la gasolina.
 
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Determinar el flujo volumétrico del sistema de tuberías. 
Determinar la masa circulante de agua en las tuberías. 
OBJETIVOS
MARCO TEÓRICO
2.3. DIAGRAMA DE MOODY
El diagrama de Moody es uno de los más utilizados para calcular la pérdida de carba distribuida. Se entra con el valor de e/D (rugosidad relativa) y el número de Reynolds (Re), obteniéndose en ella el valor de f (factor de fricción). (González, 2011)
2.5. PÉRDIDAS DE ENERGÍA POR FRICCIÓN 
En el sistema de tuberías s encuentras distintos elementos que lo conforman, cada elemento presenta un factor de fricción para el flujo que circula dentro de estos. Entre ellos tenemos a los accesorios, el tipo de material, bombas, longitudes, etc.
Muchos de esos valores están tabulados y expuestos en tablas. (Mott, 2006)
El análisis de sistemas y los problemas de diseño pueden ser clasificados en tres clases:
Clase I El sistema está definido por completo en términos del tamaño de las tuberías, los tipos de perdidas menores presentes y el flujo volumétrico del fluido del sistema, objetivo común es calcular la presión en algún punto de interés, para determinar a carga total de la bomba o encontrar la elevación de una fuente de fluido, con el fin de producir un flujo volumétrico que se desea o ciertas presiones en puntos seleccionados del sistema. 
Clase II El sistema está descrito por completo en término de sus elevaciones, tamaños de tuberías, válvulas y acoplamientos, y la caída de presión permisible en puntos clave del sistema. Se desea conocer el flujo volumétrico del fluido que podría conducir un sistema dado. 
Clase III Se conoce el arreglo general del sistema, así como el flujo volumétrico que se quiere. Ha de calcularse el tamaño de la tubería que se requiere para conducir un flujo volumétrico dado de cierto fluido. (Mott, 2006)
SISTEMA CLASE II	
Método II-A: Este método agrega pasos al anterior, y se emplea para sistemas en serie en los que hay per idas menores (en accesorios) relativamente pequeñas con pérdidas más o menos grandes por fricción en la tubería. Al principio, se ignoran las pérdidas menores y se utiliza la misma ecuación del método I-A para estimar la velocidad permisible y el flujo volumétrico. Después, se decide acerca de un flujo volumétrico modesto por ser bajo, se introduce las pérdidas menores y se analiza el sistema como si fuera de clase I, para determinar el rendimiento final con el flujo especificado. Si el rendimiento es satisfactorio, el problema habrá concluido. (Mott, 2006)
Método II-B: Este método se emplea para un sistema en serie donde las pérdidas menores son significativas, en comparación con las provocadas por la fricción en la tubería, para la cual hay un alto grado de precisión en el análisis, es el que más tiempo consume. Requiere el análisis algebraico del comportamiento de todo el sistema y la expresión de la velocidad de flujo en términos del factor de fricción en la tubería. Se desconocen estas dos cantidades debido a que el factor de fricción también depende de la velocidad (el número de Reynolds). Para realizar el análisis se utiliza un proceso iterativo. La iteración consiste en un método controlado de “ensayo y error”, en el que cada paso lleva a una estimación más exacta de la velocidad que limita el flujo, para que se satisfaga la restricción de la caída de presión. Es común que el proceso converja en dos a cuatro iteraciones. (Mott, 2006)
MÉTODO Y MATERIALES
MÉTODO
El método que usamos es experimental
 
MATERIALES 
1 tubo de ½ “
1 tubo de 1 “ 
Baldes 
Teflón
Pegamento
Unión universal
Válvula de globo
Codos estándar (½” y 1”)
Flexómetro
Vernier o Pie de rey 
 
REACTIVOS
Agua
PROCEDIMIENTO 
PARA EL MÓDUO 1 
a)Construimos el módulo a utilizar según el gráfico propuesto
Tubos de media y una pulgada
Adaptadores
Unión universal
Baldes 
Codos
Válvula de globo
b)Realizamos las mediciones de los diámetros externos e internos de los tanques utilizados, la longitud y los diámetros de tubería de las salidas y entradas a los tanques y la longitud del punto A al punto B según la gráfica.
c)Cubrimos la salida del tanque A y agregamos la sustancia con la que trabajaremos, en este caso agua, teniendo en cuenta la cantidad a utilizar.
d)Nos percatamos que la válvula de globo este abierta.
e)Quitamos el cubrimiento en la salida del tanque A, controlando el tiempo en el que la sustancia pasa del tanque A al tanque B.
f)Anotamos los datos obtenidos en tablas.
PARA EL MÓDULO 2 
 
a)Se construye el módulo a utilizar según el gráfico propuesto
Tubos de media 
Adaptadores
Unión universal
Baldes 
Bomba 
Codos
Válvula de globo
b)Realizamos las mediciones de los diámetros externos e internos de los tanques utilizados, la longitud y los diámetros de tubería de las salidas y entradas a los tanques y la longitud del punto A al punto B según la gráfica.
c)Se depositó la gasolina en el balde inferior o tanque A teniendo en cuenta la cantidad a utilizar.
d)Nos percatamos que la válvula de globo este abierta.
e)Se observa el funcionamiento óptimo de la bomba.
f)Se consideró el tiempo de llegada del tanque A al tanque B.
e)Anotamos los datos obtenidos en tablas. Incluyendo la eficiencia y potencia de la bomba y la presión atmosférica.
DATOS OBTENIDOS