4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
4.4. Práctica 2: Pérdidas de presión con agua y aire
Introducción
El objetivo de esta práctica es medir las pérdidas de presión que tiene la planta piloto, a partir del funcionamiento del compresor y de la bomba de agua.
Las pérdidas de presión, llamadas también pérdidas de carga, es la pérdida de energía dinámica del fluido debido a la fricción de las partículas del fluido entre sí y contra las paredes de la tubería que contiene el fluido. Las pérdidas pueden ser continuas, a lo largo de la tubería, o localizada. Todo depende de las circunstancias particulares, como puede ser un estrechamiento, un cambio de dirección, la presencia de una válvula, etc.
Estas se pueden producir en cualquier aparato industrial. En este caso, se quieren estudiar las que se producen en una torre de absorción de gases. Esta técnica sirve para separar un gas mediante un líquido. En este aparato exactamente consta de una mezcla de aire con dióxido de carbono y el líquido extractor es el agua.
Las pérdidas de presión en el interior de la columna están medidas con dos manómetros tubulares en forma de U, por lo tanto, lo que marcan estos manómetros es la presión diferencial. Donde dp1 es la diferencia de presión existente entre la parte superior de la columna hasta la parte central de la columna. Y la dp2 es la diferencia de presión que se produce entre la parte inferior de la columna y la parte central. Para poder medir la presión total hay que hacer la suma de las diferencias de presión
Principalmente es necesario que el estudiante tenga claro cuáles son las partes de la planta piloto y qué funcionamiento tiene cada instrumento y válvula. Se puede ayudar a partir de los esquemas siguiente:
Figura 4.21: Caja de distribución y situación de la válvula de ajustamiento de nivel.
1- Interruptor de emergencia.
2- Interruptor principal.
3- Válvula de ajuste por el nivel de capacidad de la columna.
4- Doble pulsador del compresor.
5- Doble pulsador de la bomba de impulsión de agua de la columna.
Figura 4.22: Panel de elementos
6- Manómetro tipo Bourdon.
7- Válvula de ajuste de agua.
8- Manómetro tubular en forma de U.
9- Válvula de ajuste de la presión de la columna.
10- Caudalímetro de agua.
11- Termómetro del agua.
12- Silenciador, salida de aire.
13- Caudalímetro de aire.
14- Válvula de ajuste del aire.
15- Columna de relleno.
Material
Planta piloto de absorción de gases.
Procedimiento
Empezamos poniendo en marcha el aparato:
- Abrir el interruptor principal (2) (asegurarse de que el interruptor de emergencia (1) no está accionado).
- Cerrar la válvula de ajuste por el nivel de capacidad de la columna (3).
- Abrir por completo la válvula de ajuste por el caudal de aire (14) y la válvula de ajuste de presión (9).
- Conectar la bomba de impulsión de agua de la columna a partir del doble pulsador (5) y ajustar el caudal de agua a 75 l / h.
- Poner en marcha el doble pulsador del compresor (4) y ajustar el caudal de aire a 30 l/min.
- Ajustar el nivel de la columna con la válvula de ajuste del nivel de la columna (3), de modo que el nivel se mantenga constante.
Para realizar la práctica, haremos:
- Asegurarse de que el caudal de agua sea de 75 l/h, sino se estará con la válvula de ajuste de agua (7).
- A continuación hay que regular el caudal de aire a 30 l/min mediante la válvula de regulación del aire (14).
- Observar las pérdidas de presión que se producen en los manómetros tubulares en forma de U, incrementando el caudal del aire de 10 l/min cada vez hasta un caudal máximo de 60 l/min.
- Para poder controlar la presión, girar suavemente la válvula de control de presión de la columna (9) y para poder controlar el volumen de aire, hay que hacer girar suavemente la válvula de ajuste de caudal de aire (14). Deben moverse de manera bastante sincronizada; porque si se mueven de manera independiente, primero una y después la otra, mantener el nivel de agua en la parte inferior de la columna es mucho más difícil.
- Para poder mantener el nivel de agua del fondo de la columna se debemos: Primero, regular los 75 l/min de agua con los 30 l/min de aire a una presión relativa de 0,5 bares, a partir de la válvula de ajuste del nivel de la columna (3). Una vez ajustado estos parámetros, mantener el nivel de la columna será más fácil realizarlo a partir de la válvula de ajuste de la presión de la columna (9).
- Es muy importante el nivel de agua que tiene que haber dentro de la columna, debe ser constante, ya que, un acceso de agua provoca un aumento de las pérdidas de presión y una disminución de la presión relativa de la columna .
- Anotar todas las diferencias de presión de la tabla siguiente:
Taula 7.3: Pérdidas de presión a la columna.
Gaire (l/min) |
dp1 |
dp2 |
dp |
dp1 |
dp2 |
dp |
dp1 |
dp2 |
dp |
dp (mediana) |
30 |
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40 |
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50 |
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60 |
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Donde la dp1, dp2 y la dp son en mmH2O.
- Una vez realizadas todas las pruebas deseadas a un caudal de agua de 75 l / h, hay que pasar a realizar el siguientes caudales: 100, 150 y 200 l / h. Siempre siguiendo el mismo procedimiento descrito anteriormente.
- Una vez finalizada la práctica, desconectar el doble pulsador de la bomba 1 (5) y esperar que baje toda el agua que hay dentro de la columna.
- Desconectar el compresor con el doble pulsador (4); situado en la caja de distribución.
- Desconectar el conjunto de la instalación con el interruptor principal (2).
En el siguiente video podemos ver como se realiza la práctica:
Cuestiones
1) ¿Porqué se producen las pérdidas de presión?
2) ¿En qué consiste una columna de relleno? ¿Y una de platos?
3) ¿Para que sirven los rotámetros?
4) Completa la tabla para cada caudal de agua a 75,100,150 i 200 l/h:
Taula 7.4: Pérdidas de presión en la columna.
Gaire (l/min) |
dp1 |
dp2 |
dp |
dp1 |
dp2 |
dp |
dp1 |
dp2 |
dp |
dp (mediana) |
30 |
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40 |
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50 |
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60 |
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Donde la dp1, dp2 y la dp son en mmH2O.
5) Construye los gráficos de las pérdidas de presión.
6) ¿Qué diferencias se pueden observar entre la experiencia realizada a 75,100,150 i 200 l/h?
7) Expresa las pérdidas de presión en diferentes unidades y comleta la tabla.
Taula 7.5: Pérdidas de presión en diferentes unidades.
G(l/min) |
dp (mmH2O) |
dp (atm) |
dp (bar) |
dp (Pa) |
dp (mmHg) |
dp (Kg/cm2) |
30 |
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40 |
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50 |
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60 |
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8) Comentar los resultados obtenidos.