Flujo de fluidos en fase líquida

(1)

TEMA

U

TA

A Nº 1:

FACILITA

UNIVERSIDA

FRAN

PROGRAM

APRENDIZAJ

OPER

ABLA

FLUJ

L

ADOR:

Pr

D

NACIONA

NCISCO

DE

M

A

DE

INGEN

JE

DIALOGIC

ACIONES

UN

S Y G

O DE

LIQUID

of.

Ing.

M

L

EXPERIME

MIRANDA

IERIA

QUIM

CO

INTERACT

NITARIAS

I

RAFIC

FLUID

DA

Mahuli

A. G

Prof.

NTAL

ICA

TIVO

COS

DOS E

González

G

Ing. Mahuli

EN FAS

G.

(2)

Prof. Ing. Mahuli González

DATOS

TÉCNICOS

DE

LAS

TUBERIAS

(3)

CRANE APÉNDICE B - INFORMAClON TÉCNICA B - 21

B43a. Tuberías comerciales de acero. Con base en ANSI B36.10: 1970 y BS

1600: Parte 2: 1970

Espesor de la tubería según número de cédula

IIT

Medida nomina de la tubería Diámetro exterior mm Medida nominal de la tubería ulgadas ---E---4 i 8 :i 1 4 :8 Dihmetro interior Espesor mm 8.08 8.56 9.52 10.97 12.70 15.09 17.47 19.05 21.44 23.82 26.19 30.96 15.09 18.26 21.44 23.82 26.19 29.36 32.54 38.89 11.13 12.70 14.27 18.26 21.44 25.40 27.79 30.96 34.92 3 8 . 1 0 46.02 20.62 25.40 28.58 31.75 Dihmetro exterior mm 101.6 114.3 141.3 168.3 219.1 273.0 323.9 355.6 406.4 457.2 508.0 609.6 219.1 273.0 323.9 355.6 406.4 457.2 508.0 609.6 114.3 141.3 168.3 219.1 273.0 323.9 355.6 4E. 508:O 609.6 219.1 273.0 323.9 355.6 406.4 457.2 508.0 609.6 Espesor Diámetro interior mm mm

355.6 6.35 342.9

406.4 6.35 393.7

457.2 6.35 444.5

508.0 6.35 495.3

609.6 6.35 596.9

762.0 7.92 746.2

dgadas :t :i 2 4 3 0 % % 1; 1 % 2 2?4 3 3 % 4 ii 180 :4 16 :t 2 4 8 :2 1 4 :8 2 0 2 4 ‘4 34 34 % %í iv, 1M &2 3 mm 85.4 97.2 122.3 146.4 193.7 242.8 289.0 317.5 363.5 409.6 455.6 547.7 188.9 236.5 281.0 308.0 354.0 398.5 442.9 531.8 92.0 115.9 139.8 182.6 230.1 273.1 300.0 344.5 387.4 431.8 517.6 177.9 222.2 266.7 292.1 333.4 377.8 419.1 504.8 ll.7 15.6 20.7 29.5 34.0 42.8 54.0 66.6 87.3 109.5 131.8 173.1 215.8 257.2 284.2 325.4 366.7 408.0 490.5 6.35 6.35 6.35 7.92 7.92 7.92 9.52 9.52 12.70 :GJ 8138 9.52 9.52 11.13 12.70 14.27 15.88 1.73 2.24 2.31 206.4 260.3 311.2 339.8 390.6 441.4 489.0 590.6 736.6 205.0 25 7.4 307.1 336.6 387.4 434.9 482.6 581.1 730.2 219.1 273.0 323.9 355.6 406.4 457.2 508.0 609.6 762.0 219.1 273.0 323.9 355.6 406.4 457.2 508.0 609.6 762.0 8 m % ‘Q) u 10.3 13.7

17.1 12:5

Y-2

21.3 2.77 15.8

26.7 2.87 21.0

33.4 3.38 26.6

42.2 3.56 35.1

48.3 3.68 40.9

60.3 3.91 52.5

73.0 5.16 62.7

88.9 5.49 77.9

101.6 5.74 90.1

114.3 6.02 102.3

141.3 6.55 128.2

168.3 7.11 154.1

(4)

B - 2 2 APÉNDICE B - INFORMACIÓN TÉCNICA CRANE

B-13a. Tuberías comerciales de acero (continuación)

Con base en ANSI B36.10: 1970 y BS 1600: Parte 2: 1970

Tubería de espesor esthndar

Medida nominal Dihmetro Espesor Dihmetro de la exterior interior tubería

pulgadas mm mm mm

l’8 10.3 1.73

‘/4 13.7 2.24 9.; 3’8 17.1 2.31 1215

‘h 21.3 2.77 15.8

% 26.7 2.87 21.0 :v, 42.2 33.4 3.56 3.38 26.6 35.1 1% 48.3 3.68 40.9 åv, 60.3 73.0 3.91 5.16 62.7 52.5 3 88.9 5.49 77.9 3% 101.6 5.74 90.1 4 114.3 6.02 102.3 ii _{- .“v.“.} 141.3 168.3 7.11 6.55 128.2 154.1 8 219.1 s 8.18 202.7 10 273.0 S 9.27 254.5 1 2 323.9 s 9.52 304.9

Tuberia doble extra reforzada

j-5Lq-h~~~ 48.3 60.3 73.0 88.9 114.3 141.3 168.3 219.1 273.0 323.9 mm mm 7.47 6.4 7.82 11.1 9.09 15.2 9.70 22.8 10.16 28.0 11.07 38.2 14.02 45.0 15.24 58.4 17.12 80.1 19.05 21.95 EJ 22.22 174:7 25.40 222.2 2 5 . 4 0 273.1

Tubería extra reforzada hedida nominal Diámetro Espesor

de la exterior tubería

pulgadas mm mm

Diámetro interior mm

3% 101.6 8.08 85.4 4 114.3 8.56 97.2 5 141.3

(5)

GRAFICOS

DE

MEDIDORES

DE

FLUJO

(6)

Figura

1 .

C

o

e

ficiente

Cv

para

medidor

e

s

de

Vent

uri

(7)

plac

Fuent

e

:

Cra

n

e,

19

76

(8)

(9)

Fu

en

te

:

Oco

n

y

Tojo,

19

70

(10)

Fu

en

te

:

Oco

n

y

Tojo,

19

70

(11)

(12)

CARACTERISTICAS

DEL

FLUJO

EN

VALVULAS,

ACCESORIOS

Y

TUBERIAS

(13)

CRANE

APÉNDICE A - PROPIEDADES FíSICAS DE ALGUNOS FLUIDOS Y CARACTERíSTICAS DEL FLUJO EN VÁLVULAS, ACCESORIOS Y TUBERíAS

A-21a. Rugosidad relativa de los materiales de las tuberías y factor

de fricción para flujo en régimen de turbulencia total

A - 41

DíAmetro de la tubería, en pulgadas

1 ₂ 3_. 4 56 8 10 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 8 0 _. _. _{*._..*}1 0 0 2 0 0_. 3 0 0

(La I~ugosi dad absoluta E en milímetros)

Adaptacion de datos extraídos ce la re-ferencia 18 de la Bibliografía.

.05

l+ul- 07., .04l-Luu-L

.f0 6 .03

.02 #j-p++ .05

.04

.Ol

,008 .035

,006

,005 ₀₃

, 0 0 4

.003t+ppIp

,025 .0021 ! ! ! ! ! u.

.02

.0008

,018 .0006

.0005

OOOOSl1-[711IrlI’

.000008 1111111111

.000006 t’t

Diámetro interior de la tubería en milimetros - d

(14)

APÉNDICE A - PROPIEDADES FíSICAS DE ALGUNOS FLUIDOS Y

A - 4 2 CARACTERíSTICAS DEL FLUJO EN VÁLVULAS, ACCESORIOS Y TUBERíAS CRANE

A-21b. Rugosidad relativa de los materiales de’ las tuberías

y

factor

de fricción para flujo en régimen de turbulencia total

Diámetro de la tubería en pies - D

.Ol

.008 .006 .005

,004

lllll\ I I / IIYIIII

.I .I . . MADERA+\l 1 / 1 1 NI 1 1

.0003

.oow

.OOOl ì .00006 .00005

.00004 .OOû03

Il ll I l I I I I I IJ

J ‘t Jb

J ‘t Jb 8 108 10 2020 3030 46 46 5@60 s o 10G5@60 so 10G 200200 300300 Diámetro de la tubería, en pulgadas - d

Adaptación de datos extraídos de la re-ferencia 18 de la Bibliografía, con auto-rización.

(15)

APÉNDICE A

PROPIEDADES

FíSICAS

DE ALGUNOS FLUIDOS Y

CRANE

CARACTERíSTICAS

DEL FLUJO EN VÁLVULAS, ACCESORIOS Y

TUBERíAS

A-43

AZb.

Factores de fricción para cualquier tipo de

ttibería

(16)

APÉNDICE A

PROPIEDADES

FíSICAS

DE ALGUNOS FLUIDOS Y

A-44

CARACTERíSTICAS

DEL FLUJO EN

VALVULAS,

ACCESORIOS Y

TUBERíAS

CRANE

(17)

APÉNDICE A

PROPIEDADES

FiSICAS

DE ALGUNOS FLUIDOS Y

CRANE

CARACTERíSTICAS

DEL FLUJO EN VÁLVULAS, ACCESORIOS Y

TUBERíAS

A-45

(18)

(19)

(20)

APENDICE A - PROPIEDADES FíSICAS DE ALGUNOS FLUIDOS Y

A - 4 6 CARACTERíSTICAS DEL FLUJO EN VALVULAS, ACCESORIOS Y TUBERíAS C R A N E

A-24. TABLA DEL FACTOR “K” (página 1 de 4)

Coeficientes de resistencia (K) válidos para válvulas y accesorios 1°K” está basado en el uso de las tuberías cuyos números de c6dula se dan en la página Z-10

FACTORES DE FRICCIÓN PARA TUBERíAS COMERCIALES, NUEVAS, DE ACERO, CON FLUJO EN LA ZONA DE TOTAL TURBULENCIA

DiAmetro mm 1 5 20 2 5 32 4 0 5 0 65,80 100 125 150 200,250 300400 450-600

Nominal _Pa _1% ₃₄ ₁ _1% _1% ₂ _2%,3 ₄ ₅ ₆ _{8: 10} _12-16 _18-24

Factor de

fricción (fTr)

.027

.025

.023

.022

.021

.019

.018

.017

,016

.OlS

.014

.013

.012

FÓRMULAS PARA EL CÁLCULO DEL FACTOR “K” PARA VÁLVULAS Y ACCESORIOS CON SECCIONES DE PASO REDUCIDO

Fórmula 1

K2 = _=-KI

P’ B4

Fórmula 2

K, =

Fórmula 3

2.6 K, =

8’ _P4

Fórmula 4

K 2 =(‘-fl’)’ =&, B” p4

Fbrmula 5

K,

= 5 + Fórmula 1 + Fórmula 3

K =K, tsent[O.8(1 -/3)+2.6(1 -/3)‘]

2 P’

Fórmula 6

K,

=K! + Fórmula 2 + Fórmula 4

B”

K, =

K, + 0.5

- 0’) t (1 -P’)’

8’

Fórmula 7

K,

=-F+ t fl (Fórmula 2 + Fórmula 4), cuando

e = 180”

K = K, +P CO.5 (1 - 0’) + (1 - p2j2 1

í

P

El subíndice 1 define dimensiones y coeficientes para el diAmetr0 menor. El subíndice 2 se refiere al diáme-tro mayor.

*Úsese el valor de K proporcionado por el proveedor, cuando se disponga de dicho valor

ESTRECHAMIENTO BRUSCO Y GRADUAL ENSANCHAMIENTO BRUSCO Y GRADUAL

Si: 0 T 4.5” . . .

K,

= Fórmula 1

Si:

6 T 45” . . .

K,

= Fórmula 3

(21)

CRANE

APÉNDICE A - PROPIEDADES FíSICAS DE ALGUNOS FLUIDOS Y CARACTERíSTICAS DEL FLUJO EN VÁLVULAS, ACCESORIOS Y TUBERíAS

A-24 TABLA DEL FACTOR “K” (página 2 de 4)

Coeficientes de resistencia (K) válidos para válvulas y accesorios

A - 47

VÁLVULAS DE COMPUERTA De cuña, de doble obturador o tipo macho

(cónico) r0

Si:b= 1,8=0 . . . K, =8fT fl< 1 y 0 T 45”. . . K, = Fórmula 5 /3< 1 y 45”<Bc 180”.... K,=Fórmula6

VALVULAS DE GLOBO Y ANGULARES

Si: fl= 1

K, =340

f,

-kk

S i : fi=l....K,=55f~

Si: /3= 1..

. K, =

15OfT Si:

fl=l....K,=55fT

Todas las válvulas de globo y angulares con asiento redu-cido s de mariposa

Si: /3 < 1. . . .

K,

= Fórmula 7

VÁLVULAS DE RETENCIÓN DE DISCO OSCILANTE

K =

100fT K=50fT

Velocidad mínima en la tubería para levantar totalmente el obturador

Wseg) = 45 vF = 756 ~_

(pie/seg) = 3 5 di7 = 60 d? ~.-U/L Registradas = 12Ofl = Io0 -\/v

VALVULAS DE RETENClON DE OBTURADOR ASCENDENTE

Si: fl = 1. . K, = 6OOfT /3 < 1. . .

K,

= Fórmula 7

Velocidad mínima en la tubería para levantar totalmente el obturador = 50 82 fim/seg 40 P2 dV pie/seg

EId,

si: p=l....K,=55fT

/3 -c 1. .

K,

= Fórmula 7

Velocidad mínima en la tubería para levantar totalmente el obturador = 170 fl* em/seg 140 p2 *pie/seg

VALVULAS DE RETENCIÓN DE DISCO BASCULANTE

Pasos SOmm(2”) a 2OOmm(8”)K= 250mm (10’1 a 350mm(l4”)K= 4OOmm(16”) a 1200mm(48”)K= Velocidad mínima en la tubería para abrir totalmente el obturador = mIsel

pielse)

E

_{d = 5”}

d = 15

12ofT

90 fT 60 fT

(22)

APCNDICE A - PROPIEDADES FÍSICAS DE ALGUNOS FLUIDOS Y

A - 4 8 CARACTERíSTICAS DEL FLUJO EN VÁLVULAS, ACCESORIOS Y TUBERiAS CRANE

A-24. TABLA DEL FACTOR “K” (página 3 de 4)

VÁLVULAS DE RETENCIÓN Y C I E R R E

(Tipos recto y angular)

Si: Si:

p = l.... K,

=4OOfy.

p = l....

K, =2oofT

/kl.... K,=Fórmula7 p < l.... K,=Fórmula7

Velocidad mínima en la Velocidad mínima en la tubería para levantar tubería para levantar totalmente el obturador totalmente el obturador m/seg = 70 42 fi _{=954’ ti} pie/seg = 55 fl* fl _{= 75 82}

G-3

d,

Si: Si:

flzl....

K,=300f,

/3= l....

K,=350fT

fl< 1. . . .

K, = Fórmula 7

/3 < 1.

K,

= Fórmula 7

velocidad mínima en la tubería para abrir totalmente el obturador

m/seg -

-750' d7

_{pie/seg = 60 p2 fl}

fl= l....

K,=SSfT

/3= l....

K,=55f,

/3 < 1. . .

K,

= Fórmula 7 /3 < 1. . . . K, = Fórmula 7

mdseg = 17Op’ fl _{(pie/seg) =}140 p2 *

VÁLVULAS DE PIE CON FILTRO

Obturador ascendente Obturador oscilante

K =420fT

m/seg = 20 fl

K=75fT

=45 d-7

pie/seg = 15 C

VÁLVULAS DE GLOBO

Si: /3= l,t’=O.. . .

K, =3fT

/3 < 1 y 0 T 45” . . .

K, = Fórmula 5

/3 < 1 y 45” < 0 T 180”. . .

K, = Fórmula 6

VÁLVULAS DE MARIPOSA

(23)

CRANE

APÉNDICE A - PROPIEDADES FiSlCAS DE ALGUNOS FLUIDOS Y

CARACTERíSTICAS DEL FLUJO EN VÁLVULAS, ACCESORIOS Y TUBERíAS A - 4 9

A-24. TABLA DEL FACTOR “K” (página 4 de 4)

VÁLVULAS DE MACHO Y LLAVES

Paso directo tres entradas ,-x

( .;f

V i s t a X - X l.I--i

Si: /3= 1, S i : /3=1, Si: /3 = 1,

K, = 18fT

K, =30fT

K, =90fr

Si: /3 < 1

K, = Fórmula 6

4

CURVAS EN ESCUADRA

0 FALSA ESCUADRA

CURVAS Y CODOS DE 90” CON BRIDAS 0 CON EXTREMOS PARA

SOLDAR A TOPE

rid K r/d K

El coeficiente de resistencia KS,, para curvas que no sean de 90“ puede determinarse con la fórmula:

KB=(n-1) 0.25nfT;+0.5K +K

i

1

n = número de curvas de 90”

K = coeficiente de resistencia para una curva de 90” (según tabla)

CURVAS DE 180” DE RADIO CORTO

K=5OfT

t

CODOS ESTÁNDAR

0 _45”

ti I

\

,- ~ /Ii.

4--f+ /

K=30fT

K= 16fT

CONEXIONES ESTÁNDAR EN “T”

ymlm T-- -;---;

1 I

m

Flujo directo . . .

K=20fT

Flujo desviado a 90”. .

K = 60 fT

ENTRADAS DE TUBERíA

Con resalte A t o p e

lacia el’ interior

r pig f-7

K= 0.78

*de cantos vivos Véanse los valores de K

en la tabla

SALIDAS DE TUBERíA

Con resalte De cantos vivos Redondeada

34 4

(24)

(25)

(26)

APÉNDICE A - PROPIEDADES FiSICAS DE ALGUNOS FLUIDOS Y

A - 5 0 CARACTERíSTICAS DEL FLUJO EN VÁLVULAS, ACCESORIOS Y TUBERiAS CRANE

A-25a. Longitudes equivalentes L y LID, nomograma del coeficiente de

resistencia

K

1 0 0 0 9 0 0 8 0 0 7 0 0

5 0 0 4 0 0 s

g .E 3 0 0 e

2 e a m 2 0 0 ‘O

5 E <-03 ?? 3 ,O= 1 0 0 : 90 ii 80 .$ ‘0 2 60 $ 8 ,50 2 0

E

40 .z L / / / / L

- 3 0 0 0 - 2 0 0 0

- 1 0 0 0 - 8 0 0 - 6 0 0 - 5 0 0 .g - 4 0 0 2j - 3 0 0 $ “0 - 200 g 3 s - 1 0 0 5 -- 80 .? _- 6 0 z -50 2+-- 4 0 p

4 - 3 0 - 2 0

- 1 0

8 /

“, / / 4/

Diám. int. de la tuberla, en mm

c 0 . 2

0.1

I

0 . 0 8 0 . 0 6 0 . 0 5 0 . 0 4 0 . 0 3

d

1 3 0 0

i

1 0 0 0

2 9 0 0

9

a 8 0 0

EI

9 7 0 0

22

6 0 0 % 2 4 .z 5 0 0 $! 2 0 2 3 1 8

4 0 0 $ 1 6

-i

L 14_E 2 12 3 0 0

/ / / /

1

3’4_{318 r} 2 0

1/2

1 2

(27)

CRANE

APÉNDICE A - PROPIEDADES FíSICAS DE ALGUNOS FLUIDOS Y

CARACTERíSTICAS DEL FLUJO EN VÁLVULAS, ACCESORIOS Y TUBERíAS A - 51

A-25b. Longitudes equivalentes L y

LID,

nomograma del coeficiente de

resistencia

K

L/D

/’ /’ ,’

/’ /’ /

d

60005000

4000

li

2000000

m

ol

-1

“V

40 2

m

s 30

(28)

(29)

Prof. Ing. Mahuli González

DIMENSIONAMIENTO DE TUBERIAS

(30)

Fuente: Datos hidráulicos de Cameron

Fuente: Datos Hidráulicos de Cameron

Fuente: Kern, 1974

(31)

Fuente: Kern, 1974

Fuente: Datos hidráulicos de Cameron

(32)