4. PROCEDIMENT EXPERIMENTAL
4.4. Pràctica 2: Pèrdues de pressió amb aigua i aire
Introducció
L’objectiu d’aquesta pràctica és mesurar les pèrdues de pressió que té la planta pilot, a partir del funcionament del compressor i de la bomba d’aigua.
Les pèrdues de pressió, anomenades també pèrdues de càrrega, són les pèrdues d’energia dinàmica del fluid degut a la fricció de les partícules del fluid entre sí i contra les parets de la canonada que conté el fluid. Les pèrdues poden ser contínues, al llarg de la canonada, o localitzades. Tot depèn de les circumstàncies particulars, com pot ser un estrenyiment, un canvi de direcció, la presència d’una vàlvula, etc.
Aquestes es poden produir en qualsevol aparell industrial, en aquest cas es volen estudiar les que es produeixen en una torre d’absorció de gasos. Aquesta tècnica serveix per a separar un gas mitjançant un líquid. En aquest aparell exactament consta d’una barreja d’aire amb diòxid de carboni i on el líquid extractor és l’aigua.
Les pèrdues de pressió a l’interior de la columna estan mesurades amb dos manòmetres tubulars en forma de U; per tant, el què marquen aquests manòmetres és la pressió diferencial. On dp1 és la diferència de pressió que hi ha entre la part superior de la columna fins a la part central de la columna. I la dp2 és la diferència de pressió que es produeix entre la part inferior de la columna i la part central. Per poder mesurar la pressió total cal fer la suma de les diferències de pressió:
Principalment cal que l’estudiant tingui ben clar quines són les parts de la planta pilot i quin funcionament té cada instrument i vàlvula. Es pot ajudar a partir dels esquemes següents:
Figura 4.21: Caixa de distribució i situació de la vàlvula d’ajustament de nivell.
1- Interruptor d’emergència.
2- Interruptor principal.
3- Vàlvula d’ajustament pel nivell de capacitat de la columna.
4- Doble polsador del compressor.
5- Doble polsador de la bomba d’impulsió d’aigua de la columna.
Figura 4.22: Panell d’elements
6- Manòmetre tipus Bourdon.
7- Vàlvula d’ajustament d’aigua.
8- Manòmetre tubular en forma de U.
9- Vàlvula d’ajustament de la pressió de la columna.
10- Cabalímetre d’aigua.
11- Termòmetre de l’aigua.
12- Silenciador, sortida d’aire.
13- Cabalímetre d’aire.
14- Vàlvula d’ajustament de l’aire.
15- Columna de rebliment.
Material
Planta pilot d’absorció de gasos.
Procediment
Comencem engegant l'aparell:
- Obrir l’interruptor principal (2) (assegurar-se de que l’interruptor d’emergència (1) no està accionat).
- Tancar la vàlvula d’ajustament pel nivell de capacitat de la columna (3).
- Obrir del tot la vàlvula d’ajustament pel cabal d’aire (14) i la vàlvula d’ajustament de pressió (9).
- Connectar la bomba d’impulsió d’aigua de la columna a partir del doble polsador (5) i ajustar el cabal d’aigua a 75 l/h.
- Posar en marxa el doble polsador del compressor (4) i ajustar el cabal d’aire a 30 l/min.
- Ajustar el nivell de la columna amb la vàlvula d’ajustament del nivell de la columna (3), de manera que el nivell es mantingui constant; on està marcat.
Per tal de realitzar la pràctica, farem:
- Assegurar-se de que el cabal d’aigua sigui de 75 l/h, sinó cal ajustar-lo amb la vàlvula d’ajustament d’aigua (7).
- A continuació cal regular el cabal d’aire a 30 l/min mitjançant la vàlvula de regulació de l’aire (14).
- Observar les pèrdues de pressió que es produeixen en els manòmetres tubulars en forma de U, incrementant el cabal de l’aire de 10 l/min cada cop fins a un cabal màxim de 60 l/min.
- Per tal de poder controlar la pressió, cal girar suaument la vàlvula de control de pressió de la columna (9) i per poder controlar el volum d’aire, cal fer girar suaument la vàlvula d’ajustament de cabal d’aire (14). S’han de moure de manera bastant sincronitzada; perquè si es mouen de manera independent, primer una i desprès l’altra, mantenir el nivell d’aigua a la part inferior de la columna és molt més difícil.
- Per tal de poder mantenir el nivell d’aigua del fons de la columna s’ha de fer: Primerament regular els 75 l/min d’aigua amb els 30 l/min d’aire a una pressió relativa de 0,5 bars, a partir de la vàlvula d’ajustament del nivell de la columna (3). Un cop ajustats aquests paràmetres, mantenir el nivell de la columna serà més fàcil fer-ho a partir de la vàlvula d’ajustament de la pressió de la columna (9).
- És molt important el nivell d’aigua que hi ha d’haver dins la columna, ha de ser constant, ja que, un excés d’aigua provoca un augment de les pèrdues de pressió i una disminució de la pressió relativa de la columna.
- Anotar totes les diferències de pressió de la taula següent:
Taula 7.3: Pèrdues de pressió a la columna.
Gaire (l/min) |
dp1 |
dp2 |
dp |
dp1 |
dp2 |
dp |
dp1 |
dp2 |
dp |
dp (mitjana) |
30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
40 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
60 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
On la dp1, dp2 i la dp són en mmH2O.
- Un cop realitzades totes les proves desitjades a un cabal d’aigua de 75 l/h, cal passar a realitzar els següents cabals: 100, 150 i 200 l/h. Sempre seguint el mateix procediment descrit anteriorment.
- Una vegada finalitzada la pràctica, desconnectar el doble polsador de la bomba 1 (5) i esperar que baixi tota l’aigua que hi ha dins la columna.
- Desconnectar el compressor amb el doble polsador (4); situat a la caixa de distribució.
- Desconnectar el conjunt de la instal•lació amb l’interruptor principal (2).
En el següent vídeo podem veure com es realitza la pràctica:
Qüestions
1) Perquè es produeixen les pèrdues de pressió?
2) En què consisteix una columna de rebliment? I una de plats?
3) Per a què serveixen els rotàmetres?
4) Omple la taula per a cada cabal d’aigua a 75,100,150 i 200 l/h:
Taula 7.4: Pèrdues de pressió a la columna.
Gaire (l/min) |
dp1 |
dp2 |
dp |
dp1 |
dp2 |
dp |
dp1 |
dp2 |
dp |
dp (mitjana) |
30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
40 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
60 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
On la dp1, dp2 i la dp són en mmH2O.
5) Construeix els gràfics de les pèrdues de pressió.
6) Quines diferències es poden observar entre l’experiència feta a 75,100,150 i 200 l/h?
7) Expressa les pèrdues de pressió en diferents unitats i omplir la taula.
Taula 7.5: Pèrdues de pressió en diferents unitats.
G(l/min) |
dp (mmH2O) |
dp (atm) |
dp (bar) |
dp (Pa) |
dp (mmHg) |
dp (Kg/cm2) |
30 |
|
|
|
|
|
|
40 |
|
|
|
|
|
|
50 |
|
|
|
|
|
|
60 |
|
|
|
|
|
|
8) Comentar els resultats obtinguts.