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8/20/2019 ComponentesIng.amb

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DISEÑO DE ELEMENTOS DE EQUIPO

JOSE GONZALO PAREDES GARCÍA

NOVI

INGENIERIA AMBIENTAL


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Unidad Temas Pág.

I. Corrosión y Materiales 2Conceptos Generales 3

Definición 3

Clasificación de los Procesos deCorrosión 3Reacciones de la Corrosión 5

Métodos de Medición y Prevención de lacorrosión 12Materiales usados en los equipos 14Selección de Materiales 15Prácticas de Laboratorio 15

II. Equipos y accesorios de flujo de fluidos 19Tuberías.

Válvulas.Bombas. Agitadores.Compresores.Ventiladores.Sopladores.

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253445515965

III. Tanques, recipientes y chimeneas 66Tanques atmosféricos.Recipientes a presión.Chimeneas.

677076

IV. Dispositivos de control y seguridad. 85Válvulas de control.Válvulas de seguridad.Venteos atmosféricos.

868790

V. Cambiadores de Calor 93Clasificación de intercambiadores ypartes principales.Diseño térmico.

Diseño mecánico y especificación.

94101

105

VI. Equipos de manejo de sólidos 110Secadores.Molinos.Transporte de sólidos.Clasificadores.

111120130142


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[Diseño d elementos de Equipo] | Ingeniería Ambiental

OBJETIVO Comprende la información disponible y actualizada sobre los

materiales comúnmente usados para la fabricación de los equipos de

proceso.

UNIDAD I “CORROSIÓN Y MATERIALES”


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Conceptos Generales

Corrosión: Es la transformación indeseable de un material como consecuenciadel medio que lo rodea.

Se llaman agentes agresivos a aquellos que producen la corrosión, estos

pueden ser: la atmósfera, el agua de mar, el aire húmedo, los vapores ácidos,etc. El fenómeno de corrosión se extiende a todos los materiales; perosolamente se tendrá en cuenta la corrosión metálica. Todos los metalespueden ser usados siempre que su velocidad de deterioro sea aceptablementebaja. De este modo en corrosión se estudia la velocidad con que se deterioralos metales y las formas en que dicha velocidad puede ser controlada.

Clasificación de los procesos de corrosiónLa corrosión se puede clasificar según su morfología o según el medio en quese desarrolla es decir

Clasificación según la forma

Cuando se quiere evaluar los daños producidos por la corrosión resulta muyconveniente la clasificación según la forma.

a) Corrosión uniforme: El ataque se extiende en forma homogénea sobre todala superficie metálica y la penetración media es igual en todos los puntos. Estaes la forma más benigna de corrosión pues permite calcular fácilmente la vidaútil de los materiales corroídos.

b) Corrosión en placas: Incluye los casos intermedios entre corrosión uniforme

y corrosión localizada. El ataque se extiende más en algunas zonas, pero sepresenta aún como un ataque general.

c) Corrosión por picado: Durante el picado, el ataque se localiza en puntosaislados de superficies metálicas pasivas, propagándose hacia el interior delmetal en forma de canales cilíndricos. Este tipo de ataque, así como elintergranular y el fisurante, son las formas más peligrosas bajo las cuales sepuede presentar la corrosión.

d) Corrosión intergranular: Se presenta como una franja estrecha de ataqueque se propaga a lo largo de los límites de grano.

Corrosión fisurante: Se conoce como corrosión bajo tensiones. Se presentacuando un metal está sometido simultáneamente a la acción de un medio


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corrosivo y de tensiones mecánicas de tracción. Se forman fisuras que puedenser intergranulares o transgranulares y que se propagan hacia el interior delmetal, se puede llegar hasta la fractura del metal. La velocidad de propagaciónoscila en general entre 1 y 10 mm/hora.

Clasificación según el medio

a) Corrosión química: Bajo esta denominación se estudian aquellos casos enque el metal reacciona con un medio no-iónico (por ejemplo oxidación en aire aaltas temperaturas). Supongamos que exponemos una superficie metálica

limpia a la acción del oxígeno, el metal comenzará a reaccionar con el oxígenoformando óxidos. Por ejemplo una pieza de Fe (metal que presenta más de unavalencia) calentada al aire seco, por encima de 500ºC se oxida a apreciablevelocidad formando una película con la siguiente estructura:

Se han producido reacciones redox sin la intervención de iones en solución yno ha habido corrientes eléctricas recorriendo el metal.

Si el grado de corrosión se expresa como aumento de peso (por el óxidoformado) por unidad de área, se observa que la corrosión se propaga en formalineal con el tiempo.


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b) Corrosión electroquímica: A temperatura ambiente la forma de corrosión másfrecuente y más seria es de índole electroquímica, este tipo de corrosiónimplica un transporte de electricidad a través de un electrolito. En los procesosde corrosión electroquímica circulan, sobre el material expuesto a corrosión,corrientes eléctricas.Durante la corrosión se cumplen las leyes de Faraday.

Las causas más frecuentes de estas corrientes eléctricas son:

i) El contacto de dos materiales diferentes, tal como ocurre con elhierro en contacto con el cobre, el aluminio en contacto con el cobre,el cobre en contacto con el zinc, etc. La unión de dos partes de unmismo metal mediante un material de soldadura(Ej: Fe con Sn-Fe).

ii) Presencia de fases diferentes de una misma aleación. (Ej: acerosinoxidables).

iii) Presencia de óxidos conductores de electrones. Por ejemplo óxidode laminación en chapas de Fe.

iv) Diferentes grados de aireación de una pieza metálica.v) Corrientes inducidas por circuitos eléctricos mal aislados. Tal es el

caso de corrientes vagabundas en estructuras metálicas enterradas.vi) Impurezas, tensiones en el metal, etc.

Los factores anteriormente mencionados hacen que en el metal existan zonasde diferente potencial, es decir aparecen zonas anódicas y zonas catódicas(microelectrodos) que convierten al cuerpo metálico junto con el medio agresivoen un gran conjunto de micropilas electroquímicas. El medio agresivo puedeser la delgada capa de humedad que casi inevitablemente recubre a todocuerpo expuesto al aire atmosférico.

Reacciones que tienen lugar durante la corrosión1) Reacciones anódicas: (en zonas anódicas)

Las reacciones anódicas que interesan son las de disolución del materialafectado, o sea, el pasaje de iones metálicos de la red metálica al mediocorrosivo.

Ejemplo:

Los electrones originan una corriente eléctrica que circula dentro del metal(conducción metálica).

2) Reacciones catódicas: (en zonas catódicas)

Una de las reacciones catódicas más importantes que se produce en losprocesos de corrosión es la reducción del oxígeno.


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Esta reacción ocurre en casi todos los procesos de corrosión en medio acuoso.Otra reacción catódica importante, en especial en los casos de corrosión enácidos o en ausencia de oxígeno es la de desprendimiento de hidrógeno: pH<4.3

El hidrógeno formado en esta reacción puede desprenderse y pasar al medioambiente o puede ser absorbido por un metal en proceso de corrosión. En elsegundo caso, el metal puede formar hidruros o fragilizarse. Otra reaccióncatódica en zona bastante oxigenada puede ser:

Polarización

Dado que el proceso de corrosión electroquímica corresponde a los procesosque tienen lugar en los electrodos de una pila galvánica, corresponde conocerlos potenciales de los mismos cuando a través de ellos circula corriente, esdecir cuando el circuito se ha cerrado (pila cortocircuitada).

La determinación de los potenciales de los electrodos de una pila cuando porellos circula corriente muestra que dichos potenciales varían apreciablemente.Esta variación en el potencial de los electrodos cuando se hace circularcorriente por los mismos, se conoce como polarización. Es decir que lapolarización es el cambio en el potencial de un electrodo a medida que lacorriente fluye de o hacia él.

Existen diversas causas de la polarización entre ellas consideraremos:

a) Concentración iónica localizada en las zonas anódicas y catódicasaumentada o disminuida debido a que la difusión de iones en un medio líquidoes lenta.

b) Películas de superficie. Las películas de superficie pueden estar presentesdesde antes del instante en que el metal y medio se pongan en contacto perotambién pueden formarse posteriormente como productos de las reacciones decorrosión.

Las sustancias que las constituyen pueden ser sólidas (por ej: un productoanódico insoluble, digamos, un óxido) o gaseosas (por ej: películas o aúnburbujas de gases como oxígeno o hidrógeno). Estas películas disminuyen oimpiden la difusión de iones o sustancias sin carga que forman parte den lasreacciones de corrosión(por ej: la llegada de gas oxígeno).

Si el electrodo se recubre completamente por una película de este tipo, lacorrosión ya no puede proseguir y entonces se dice que el metal está pasivado.

c) Existen otras causas de polarización y las cuales suelen actuarsimultáneamente y la contribución individual de cada una de ellas no es fácil deestimar.


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Curvas de Polarización

Las curvas de polarización muestran la interdependencia entre el potencial deelectrodo y la intensidad de corriente (relaciones i vs. E). Las curvas depolarización pueden determinarse aplicando una corriente constante ymidiendo el potencial, repitiendo este procedimiento para diversos valores de

corriente y midiendo en cada caso el nuevo potencial alcanzado.

Otra forma de determinar la relación i-E es aplicando un potencial constante ydeterminando la forma en que varía la corriente.

Curvas de polarización anódica. (E-log i)

Formas posibles que puede tomar una curva de polarización anódica

Si la sobretensión es pequeña se suele observar una relación lineal entre la

sobretensión y el logaritmo de la corriente.

En la zona 1-2 se dice que el metal se disuelve en forma activa.

En la zona 2-3 aparece una zona de pasividad (sobre el metal se forma unapelícula muy delgada de óxido que dificulta su disolución).

Si la película pasivante es aisladora, al aumentar el potencial el óxido pasivanteirá aumentando su espesor sin que se note un aumento importante de lacorriente, es la zona 3-4. (por ejemplo: Al, Zr, Te, etc).

Se dan otros casos en que ocurren otros fenómenos como los indicados por lascurvas 5, 6, 7.


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Curva 5: cuando la película pasivante está formada por elementos que puedenoxidarse a una valencia mayor y dar productos solubles, se nota también unaumento de la corriente acompañado por disolución del metal. Este fenómenose conoce como transpasividad, y lo presentan elementos tales como el cromo,o el manganeso, así como las aleaciones de que forman parte.

Curva 6: por encima de cierto potencial cuando hay presentes ciertos iones”agresivos” cloruros, nitratos, bromuros, etc. La película pasivante puedeperder estabilidad y se produce un fenómeno de corrosión localizada, el picadoy lo presentan metales tales como el hierro, cromo, etc. (El picado creaproblemas muy serios).

Curva 7: Si el óxido pasivante es buen conductor de electrones una vezalcanzado el potencial de desprendimiento de oxígeno, la solución comenzaráa descomponerse y se notará aumento en la corriente de corrosión.

Si el potencial se puede mantener entre los valores 3 y 8 la corrosión será

despreciable y se dice que hay protección anódica. Por debajo de 1 también lacorrosión se torna imposible.

Curvas de polarización catódica. (E-log i)

Las características más frecuentes de las curvas de polarización catódica sonlas indicadas en la figura:

Diagrama de Evans

Se representan para un material sobre un mismo diagrama las curvas de

polarización anódica y catódica.


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Donde se cortan las dos curvas queda determinado el potencial de corrosión yla intensidad de corriente de corrosión.

Modificando adecuadamente la polarización anódica y/o la polarizacióncatódica se puede disminuir la intensidad de la corriente de corrosión segúnmuestran los siguientes gráficos:

Densidad de corriente y Velocidad de Corrosión

Conocida la densidad de corriente(intensidad de la corriente) a que se disuelveun metal, es posible calcular la velocidad de corrosión del mismo expresadacomo:

Ejemplo: Si una chapa de Fe se disuelve según la siguiente reacción:

A una densidad de corriente de 1A/cm2 se tiene (equivalente gramo delFe=27.8g).

Densidad del Fe =7.86 g/cm3


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Análisis de algunos casos de corrosión

a) Objeto de hierro recubierto por una película de humedad, aireado y con pH>4.3

Debido a los puntos de diferente potencial que se encuentran sobre lasuperficie (micro electrodos), el trozo de Fe junto con el medio agresivo seconvierte en un gran conjunto de micropilas.

Reacciones que ocurren en los electrodos de estas micropilas:

i) Reacciones primariasLos iones Fe2+ y OH- generados en diferentes puntos de la superficie decontacto metal-solución acuosa se desplazan en sentidos opuestos en unmedio que además tiene gas oxígeno, y en las zonas en que se encuentranforman óxido hidratado (hidróxido) de Fe(II).

Las sustancias que como el hidróxido de Fe(II) resultan de la primera de unaserie de reacciones que comienzan con la combinación del catión con el anióndisponible se llaman productos inmediatos de la corrosión.

ii) Reacciones secundariasEn una oxidación ulterior, ajena al proceso de corrosión electroquímica en sí el“hidróxido” de Fe(II) se oxida a “hidróxido” de Fe(III). A continuación amboshidróxidos irán absorbiendo paulatinamente CO2 del medio agresivo,

produciéndose “carbonatos de Fe”. El depósito o mancha de “hidróxidos” y“carbonatos” de Fe se llama herrumbre.


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Si el medio agresivo contiene otros aniones fuera del anión hidróxido, como por

ej. cloruros o sulfatos (ambos se hallan en el agua de mar) se formarántambién como productos las correspondientes sales de Fe.

La capa formada puede ser floja o porosa o bien adherente y protectora.

En el caso del Fe las capas de herrumbre formadas no son lo suficientementeprotectoras (se rompen y despegan fácilmente) y el metal sigue siendocorroído. No ocurre esto por ejemplo con Al, Zn, Cr, etc. o algunas de susaleaciones en que la capa de óxido formada resulta realmente protectora.

Se advierte que el área catódica es de mayor aereación que el área anódica, y

como la capa de herrumbre generada por corrosión actúa como barrera entre elmetal subyacente y el oxígeno del medio agresivo, resulta que la corrosióngenera un área de superficie metálica poco expuesto al aire. De aquí, pues quela corrosión produce otra área anódica con lo que se renuevan las condicionesnecesarias para que opere el mecanismo electroquímico antes descripto, esdecir, la corrosión se propaga.

Reconocimiento de los productos finales:

El ión Fe2+ se reconoce con hexacianoferrato(III) de potasio con el que dá uncompuesto azul(precipitado) hexaciano ferrato(III) de Fe(II).

El ion OH- se reconoce con fenolftaleína.

b) Zn y Cu sumergidos en agua que contiene O2 disuelto.

La corrosión electroquímica característica del Fe en soluciones de pH mayorque 4.3 y en presencia de humedad se manifiesta también cuando dos metalesdiferentes sumergidos en soluciones acuosas (o en agua) se conectan con unconductor. Restringiendo las consideraciones a aquellos metales de los cualesse conocen cationes metálicos divalentes en soluciones acuosas(caso del Fe,Cu y Zn) puede formularse los procesos elementales del procesoelectroquímico asociado a la corrosión mediante las siguientes ecuaciones:


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Resulta así que habrá acumulación de OH- en la región catódica y ello se ponede manifiesto aprovechando el viraje del indicador fenolftaleína incorporado a lasolución acuosa.

c) Metales de diferente potencial en contacto.

Un tornillo de bronce (Cu-Sn) en una chapa de Zn en un medio agresivoadecuado (humedad + O2)

Se oxida el metal de < potencial de reducción. El Zn se corroe y el tornillo debronce actúa como cátodo.

Métodos de Medición y Prevención de la corrosión

Protección

A) Protección catódica

Para dar protección catódica hay que conectar el trozo de Fe (u otro metal) aun cuerpo de menor potencial de reducción por ejemplo Mg (EºMg= -2.38V) yexpuesto al mismo medio agresivo. El Mg se convierte en ánodo y el Fe (EºFe=-0.44V) se convierte en cátodo.


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El ánodo agregado se corroe y tiene capacidad de proteger al trozo de Fe quese transforma en un gran cátodo. El ánodo que se llama ánodo de sacrificiodebe ser renovado cada vez que se haya consumido.

Se protegerán así tanques, calderas, cascos de buques, tuberías sumergidas,etc. Otra forma de dar protección es conectar el metal a proteger en formapermanente al polo negativo de una fuente de corriente continua y de voltajeadecuado. En general esto se realiza estableciendo una diferencia de potencial

constante de 1-2 volts entre el cuerpo a proteger y un ánodo que se entierra(trozo de grafito, coque, etc.)

B) Protección anódica:Por formación de capas de óxidos o bien se puede dar protección anódica porformación de capas pasivantes de silicatos, cromatos, fosfatos. Estas capas seforman en el lugar adicionando, por ejemplo al agua que circula por unacañería, un silicato, cromato, o fosfato (por ejemplo cromato de sodio).

(El pH deber ser el adecuado para la formación de las capas por lo tanto enestos casos se lo controla).

Otros recursos de protección consisten en la aplicación de capas adherentes,impermeables sobre el metal a proteger. Se pueden usar para obtener estascapas diferentes técnicas.

I) Por electrodeposición del metal M de recubrimiento utilizando comocátodo el cuerpo a proteger, como ánodo el metal M y una soluciónelectrolítica que contiene iones metálicos Mn+. Así por galvanoplastiase depositan Zn, Cu, Cd, Sn, etc. sobre hierro.

II) Por pulverización del metal de recubrimiento sobre Fe.III) Inmersión en caliente de cuerpos de Fe en el metal fundido que se

usa para el recubrimiento (casos de Zn, Sn y Pb).

Ejemplos:

• Zn sobre Fe = Fe galvanizado EºZn= -0.76V (ánodo),EºFe=-0,44V (el Zn no sufre corrosión debido a la formaciónde capas de óxidos pasivantes)

• Sn sobre Fe = Hojalata EºSn =-0,15V , EºFe=-0.44V. (El Snresulta anódico con respecto al Fe, debido a la formación deiones complejos). Se puede proteger por recubrimiento de


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capas no metálicas, por ejemplo pinturas especiales,esmaltes, vidriados, etc.

Se puede proteger la corrosión electroquímica por dos tipos de métodos:

Materiales usados en los equipos

Lo anterior siempre basado en las normas que rigen los materiales deconstrucción de los equipos específicos, de que se trate.


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Selección de Materiales

La selección de los materiales de construcción de equipos será siempre enbase a los requerimientos técnicos y documentales específicos de cada equipo,basados siempre en las Normas Técnicas correspondientes.

Un ejemplo se cita en la siguiente tabla:

PRÁCTICA 1

1ra. PARTE:CARACTERIZACIÓN DE LAS ZONAS ANODICA Y CATODICAMateriales y SubstanciasTubo en UPlacas de Zn y Cu recién limpiadas

Alambre de CuCápsula de porcelanaClavo de hierroAlambre de ZnVarilla de CuAlambre de FePlaca de aceroPapel de lijaSOLUCIÓN DE FENOLFTALEÍNA 1%SOLUCIÓN 1 – NaCl 2-3% acuosaSOLUCIÓN 2 – K3[Fe(CN)6] 0.1% acuosa

SOLUCIÓN 3 – Indicador - 100 cm3 solución 1 + 0,5 cm3 solución + 6 gotas desolución de fenolftaleína

EXPERIMENTO 1:Armar el dispositivo que indica la figura, llenar el tubo en U con agua.Dentro de una de las ramas del tubo en U se sumerge la placa de Zn reciénlimpiada. En la otra rama se coloca una pizca de Cu.Se conectan ambas placas con un alambre de Cu.Se agregan unas gotas de fenolftaleína en ambas ramas del tubo en U.Al cabo de 2 horas, la solución en contacto con la placa de Cu, tomarácoloración rosada, la cual indica la formación de álcali (presencia de ioneshidróxidos)


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EXPERIMENTO 2:Se arrolla de manera compacta un alambre de Zn alrededor del clavo de Fe(ver figura).Todo esto se sumerge dentro de la cápsula de porcelana con la SOLUCIÓN 1más 6 gotas de solución de fenolftaleína. Sobre la superficie del clavoaparecerá una coloración rosada.

EXPERIMENTO 3:Esta experiencia puede ser utilizada para detectar las áreas anódicas ycatódicas en el caso de 2 metales que están en contacto y sufren corrosión.

Agregar a 50 cm³ de SOLUCIÓN 1, 2 cm

3

de la SOLUCIÓN 2 y 6 gotas desolución de fenolftaleína.Se sumerge en esta solución una varilla de Cu que tiene arrollado un alambrede Fe (ver figura). Al cabo de 2-3 minutos aparecerá una coloración rosadasobre el Cu y azul sobre el Fe.

EXPERIMENTO 4:

Colocar sobre la superficie de una placa de acero 1 gota de la SOLUCIÓN 3(indicador). Como el medio es neutro, sobre el cátodo, superficie exterior de lagota, ocurrirá el proceso de reducción del oxígeno con formación de OH-.De esta manera, en el borde de la gota, aparecerá una coloración rosada.En el ánodo, parte central de la gota, donde hay menor contacto con el oxígenodel aire, ocurre la oxidación del Fe con formación de iones Fe2+. Aparecerá,por lo tanto, una coloración azul debido a la reacción del K3[Fe(CN)6] con losiones Fe2+en el ánodo(centro de la gota).

Ecuación:


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En el límite, entre el ánodo y cátodo aparecerá un anillo marrón de herrumbre,resultante de la interacción de los Fe2+ con los OH- y la subsiguiente oxidaciónde Fe(OH)2 a Fe(OH)3.

2da. PARTE: INHIBICION ANODICA

La formación de una tenue capa de un material firmemente adherido a lasregiones anódicas de la superficie de un metal corroible, es uno de losprocedimientos de protección que se realizan habitualmente, produciendopelículas de óxidos hidratados del elemento metálico base.

EXPERIMENTO 5: Pasivado.Materiales y sUSTANCIAS:Chapas de hierro común 5x10x0.2HNO3 concentradoH2SO4 concentradoPapel de lija

Pulir con papel de lija dos chapas de hierro y limpiar bien la superficie.Sumergir en un vaso con HNO3 concentrado una de las chapas durante uno odos minutos. Retirar y lavar. Luego, las dos chapas se sumergen en H2SO4durante un minuto. Observar que la chapa tratada no se ataca (o el ataque esmucho más lento) mientras que la chapa no pasivada se ataca rápidamente.

INFORMEAnotar todas las observaciones de las experiencias realizadas y escribir lasecuaciones correspondientes

Ecuaciones:

• Exp.1Anodo: Metal:Ecuación:

Cátodo: Metal:Ecuación

• Exp.2Anodo: Metal:Ecuación:


• Exp.3

Anodo: Metal:Ecuación:


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• Exp.4Zona de la gota:Ecuación:

Zona de la gota:Ecuación.


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[Diseño d elementos de Equipo] | Ingeniería Ambiental

UNIDAD II“EQUIPOS Y ACCESORIOS DE FLUJO DEFLUIDOS”

OBJETIVO Comprende el diseño de los diferentes equipos para el manejo de

fluidos

http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:2006-02-15_Piping.jpg


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TUBERIAS

La palabra tubería se refiere a un conducto cerrado de sección circular ydiámetro interior constante.

Es un conducto compuesto de tubos que cumple la función de transportar agua

u otros fluidos. Se suele elaborar con materiales muy diversos. Cuando ellíquido transportado es petróleo, se utiliza la denominación específica deoleoducto. Cuando el fluido transportado es gas, se utiliza la denominaciónespecífica de gasoducto. También es posible transportar mediante tuberíamateriales que, si bien no son un fluido, se adecuan a este sistema: hormigón,cemento, cereales, documentos encapsulados, etcétera

El método más común de transportar fluidos de un punto a otro es impulsarlo através de un sistema de tuberías. Las tuberías de sección circular son lasideales, estas ofrecen una gran resistencia estructural y la mayor seccióntransversal.

Existen en el mercado diferentes tipos de tubos según su función y según sumaterial de fabricación.

CLASIFICACIÓN

Por el Tipo de Fluido• Combustibles: líquidos, vapores y venteos• Drenaje: pluvial , sanitario y aceitoso• Servicios: agua potable y aire comprimido

Por el Uso• Tuberías para fibra óptica• Tuberías para drenaje corrugado• Tuberías para cableado eléctrico• Tuberías para tomas domiciliarias

TIPOS DE TUBERIAS

Se encuentran en uso común tres tipos de tubo:• Estándar (STD),• Extrafuerte (XS) o reforzado y• Doble extrafuerte (XXS)1

.

Todos los tubos de diámetro mayor de 12” (hasta de 24”) se designan por susdiámetros exteriores y se especifican por su diámetro exterior y el espesor depared

Los tubos de latón, cobre, acero inoxidable y aluminio tienen los mismosdiámetros nominales que los de hierro, pero sus secciones de pared son másdelgadas

1 Basados en ANSI B.36.10 y B.36.19


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El tubo de plomo y los revestidos interiormente de plomo se usan en trabajosde química. El tubo de fundición se emplea en las condiciones subterráneas deagua o gas y para desagües de edificios

Otros tipos de tubos de usos generales se les conocen por sus nombrescomerciales, tales como tubo hidráulico, tubo comercial para revestimiento de

pozos, tubo API etc.

La mayoría de las instalaciones de tubería de diámetro pequeño de casahabitación, edificios e industrias, para la conducción de agua caliente y fría, sehacen con tuberías de cobre.

Tubos flexibles y o tros especiales.

Los tubos metálicos flexibles sin soldadura se usan para trasportar vapor,gases y líquidos en todos los tipos de maquinas, tales como locomotoras,motores Diesel, prensas hidráulicas.

Los tubos de cobre comerciales se encuentran en diámetros nominales de 1\8a 12 pulg. y en 4 tipos conocidos como K, L, M y O. El tipo K es extrapesadoduro, el L es pesado duro, el M es estándar duro y el O es ligero duro.

FABRICACIÓN

Hay tres métodos de fabricación de tubería.

Sin costura (sin soldadura). La tubería se forma a partir de un lingotecilíndrico el cuál es calentado en un horno antes de la extrusión. En laextrusión deforma con rodillos y posteriormente se hace el agujeromediante un penetrador. La tubería sin costura es la mejor para lacontención de la presión gracias a su homogeneidad en todas susdirecciones. Además es la forma más común de fabricación y por tantola más comercial.

Con costura longitudinal . Se parte de una lámina de chapa la cual sedobla dándole la forma a la tubería. La soladura que une los extremosde la chapa doblada cierra el cilindro. Por tanto es una soldadura recta

que sigue toda una generatriz. Variando la separación entre los rodillosse obtienen diferentes curvas y con ello diferentes diámetros de tubería.Esta soldadura será la parte más débil de la tubería y marcará la tensiónmáxima admisible.

Con soldadura helicoidal (o en espiral). La metodología es la mismaque el punto anterior con la salvedad de que la soldadura no es rectasino que recorre la tubería siguiendo la tubería como si fuese roscada.

Las tuberías se construyen en diversos materiales en función deconsideraciones técnicas y económicas. Suele usarse el hierro fundido dúctil,acero, cobre, plomo, hormigón, polipropileno, PVC, PEAD.


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Los tubos especiales se fabrican en una gran variedad de materiales, comovidrio, acero, aluminio, cobre, latón, bronce al aluminio, asbesto, fibra, plomo yotros.

Los tubos de plástico no se corroen y resisten un amplio grupo de substanciasquímicas industriales, se emplea mucho en lugar del tubo metálico.

El cloruro de polivinilo, el polietileno y el estireno son los materiales plásticosbásicos.

El tubo metálico revestido interiormente de plástico tiene la ventaja de combinarla resistencia mecánica del metal con la resistencia química del plástico

Tuberías de cobre: Su proceso de fabricación permite obtener tuberías conparedes lisas y tersas. Además, para la conducción de fluidos sólo esnecesario un mínimo de medidas de presión. Éste es uno de los materialesmás utilizados por su gran resistencia ante la corrosión, su dureza y su gran

flexibilidad.

USOS Y APLICACIONES

USO DOMÉSTICO

• Agua

Los materiales más comunes son hierro fundido dúctil, polibutileno,polipropileno,polietileno cobre, plomo.Actualmente el plomo se usa menos porque se ha descubierto quepuede ser nocivo para la salud.

• DesagüesLos materiales más comunes son hierro fundido, PVC, hormigón ofibrocemento. Los nuevos materiales que están reemplazando a lostradicionales son el PEAD (Polietileno de Alta Densidad) y PP(Polipropileno).

• GasSuelen ser de cobre o hierro fundido (dúctil o laminar según las

presiones aplicadas), dependiendo del tipo de instalación, aunque si sonde un material metálico es necesario realizar una conexión a la red detoma de tierra. También se están comenzando a hacer de PRFV en elcaso de tuberías de conducción con requerimientos térmicos ymecánicos menos exigentes. además soportan altas presiones

• CalefacciónEl cobre es el material más usado en las instalaciones nuevas, mientrasque en instalaciones antiguas es muy común encontrar tuberías de

hierro. En redes enterradas se emplea tubería Preinstalada.


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IDENTIFICACIÓN DEL TUBO USOS

Estándar • Tubo para servicio mecánico(estructural), tubo para servicio debaja presión, tubo para

refrigeración (para maquinas dehielo), tubo para pistas de hielo,tubo para desflemadoras.

De presión • Tubo para conducir líquidos, gaseso vapores, servicio paratemperatura o presión elevadas, oambas cosas.

Para conductos • Tubo con extremos roscados olisos para gas, petróleo o vapor deagua.

Para pozos de agua • Tubo, escareado y mandrilado,para hincar y de revestimientopara pozos de agua, tubo hincadopara pozos, tubo para bombas.

Artículos tubulares para campospetrolíferos

• Tubo de revestimiento para pozos,cañería de perforación

Accesor ios:

Los accesorios se especifican por el nombre, el tamaño nominal del tubo y elmaterial.

Los acoplamientos o accesorios para conexión se clasifican en:

• De derivación• Tes• Cruces• Codos con salida lateral

• Reducción

• Ampliación

• Desviación.• Curvas• Codos

• Curvas en U


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VÁLVULAS

Se puede definir como un aparato mecánico con el cual se puede iniciar,detener o regular la circulación (paso) de líquidos o gases mediante una piezamovible que abre, cierra u obstruye en forma parcial uno o más conductos.

Las Válvulas se utilizaban en la época Romana, no obstante la verdaderaaparición de las Válvulas en nuestro mundo data de la época de la RevoluciónIndustrial y la utilización del vapor como forma de energía capaz de mantenerlas maquinas en funcionamiento. Es desde el Siglo XX cuando, al igual quesucede con el resto de aparatos de ingeniería e industriales, se produce eldesarrollo de las Válvulas desde sus primitivos diseños a los sofisticados yespecíficos de la actualidad.

FUNCIÓN DE LA VÁLVULA

Se determinará después de un estudio cuidadoso de las necesidades dela unidad y del sistema para los cuales se destina la válvula

CATEGORIAS

• válvulas de compuerta

• válvulas de globo

• válvulas de bola

• válvulas de mariposa

• válvulas de desahogo (alivio)

• válvulas de apriete

• válvulas diafragma

• válvulas de macho

• válvulas retención (check).

• válvulas de seguridad


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VÁLVULAS DE COMPUERTA

Es de vueltas múltiples, en la cual se cierra el orificio con un discovertical de cara plana que se desliza en ángulos rectos sobre el asiento.

Recomendada para

• Uso poco frecuente.• Resistencia mínima a la circulación.• Mínimas cantidades de fluido o liquido atrapado en la tubería.

Cuando la válvula está totalmente abierta, el área de flujo coincide con eldiámetro nominal de la tubería, por lo que las pérdidas de carga sonrelativamente pequeñas.

Este tipo de válvula no es recomendable para regulación oestrangulamiento ya que el disco podría resultar erosionado.Parcialmente abierta puede sufrir vibraciones.

Sus aplicaciones para servicio general, aceites y petróleo, gas, aire,pastas semilíquidas, líquidos viscosos, vapor, gases y líquidoscorrosivos.


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Ventajas • Alta capacidad.• Cierre hermético.• Bajo costo.• Diseño y funcionamiento sencillos.• Poca resistencia a la circulación

Desventajas• Control deficiente de la circulación.• Se requiere mucha fuerza para accionarla.• Produce cavitación con baja caída de presión.• Debe estar cubierta o cerrada por completo

Tipo de material para el Cuerpo: bronce, hierro fundido, hierro, aceroforjado, acero fundido, acero inoxidable, plástico de PVC.

VÁLVULAS DE GLOBO

Las válvulas de globo son llamadas así por la forma esférica de su cuerpo.El obturador tiene un movimiento lineal. La mayoría de los vástagos sonroscados, permitiendo su avance mediante múltiples giros, como en lasactuadas de forma manual con volante.

Es de vueltas múltiples, en la cual el cierre se logra por medio de un disco otapón que sierra o corta el paso del fluido en un asiento que suele estarparalelo con la circulación en la tubería.

Se recomienda para estrangulación o regulación de circulación, paraaccionamiento frecuente, para corte positivo de gases o aire.

Ventajas • Estrangulación eficiente con estiramiento o erosión mínimos del

disco o asiento.• Pocas vueltas para accionarla, lo cual reduce el tiempo y

desgaste en el vástago y el bonete.

• Control preciso de la circulación.

Desventajas

• Gran caída de presión.• Costo relativo elevado.


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Son para uso poco frecuente. Cierre positivo. El asiento suele estar paralelocon el sentido del flujo; produce resistencia y caída de presiónconsiderables.

VÁLVULAS MACHO

Cierre hermético. Deben estar abiertas o cerradas del todo. Orificio redondocompleto, orificio rectangular.

Tiene orificios de tamaño completo, por lo general rectangulares y con unaapertura mínima del 70% del tamaño de la tubería.

Orificio de venturi. Tiene aberturas redondas o rectangulares con superficie

reducida y con flujo de venturi en el cuerpoEs de ¼ vuelta, que controla la circulación por medio de un machocilíndrico, que tiene un agujero en el centro, que se puede mover de laposición abierta a la cerrada mediante un giro de 90° .

http://images.google.com.mx/imgres?imgurl=http://www.comeval.es/imagenes/fichas/fzv-globo.jpg&imgrefurl=http://www.comeval.es/fichas/APICMVL400.htm&usg=__0u5Lenq_9GJxIRfQHV1NXMRh_UU=&h=150&w=150&sz=4&hl=es&start=10&um=1&tbnid=dCS-vFZcuhgn3M:&tbnh=96&tbnw=96&prev=/images%3Fq%3Dpartes%2Bde%2Bvalvula%2Bglobo%26um%3D1%26hl%3Des%26safe%3Dactive%26sa%3DN


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Ventajas

• Alta capacidad.

• Bajo costo.

• Cierre hermético.

• Funcionamiento rápido

Desventajas

• Requiere alta torsión (par) para accionarla.

• Desgaste del asiento.

• Cavitación con baja caída de presión.

VÁLVULAS DE BOLA O ESFERA

Las válvulas de bola son de ¼ vuelta, en las cuales una bola taladradagira entre asientos elásticos, lo cual permite la circulación directa en laposición abierta y corta el paso cuando se gira la bola 90° y cierra elconducto.

En la válvula de bola un macho esférico agujereado controla lacirculación del líquido. El sellado en válvulas de bola es excelente, labola contacta de forma circunferencial y uniforme el asiento, el cualsuele ser de materiales blandos.

Las aplicaciones más frecuentes de la válvula de bola son deobertura/cierre. No son recomendables usarlas en servicios deparcialmente abiertas por un largo tiempo bajo condiciones de alta caídade presión a través de la válvula, ya que los asientos blandos puedentener tendencia a salir de su sitio y obstruir el movimiento de la bola.


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Ventajas.

• Pueden ser cerradas rápidamente, lo que puede producir un golpede ariete.

• Bajo costo• Resiste altas temperaturas

Desventajas.• No ofrecen una regulación tan precisa como la de una válvula de

globo.

Dentro de sus aplicaciones, e emplean para servicios de regulación einterrupción, en especial para regulación de flujos de agua y aire a pocapresión, en tuberías de gran diámetro.

VÁLVULA TIPO MARIPOSA

Una válvula tipo mariposa es un dispositivo para interrumpir o regular elflujo de un fluido en un conducto.

Las válvulas de mariposa son unas válvulas muy versátiles. Tiene unagran capacidad de adaptación a las múltiples solicitaciones de laindustria, tamaños, presiones, temperaturas, conexiones, etc. a un costerelativamente bajo.

El funcionamiento básico de las válvulas de mariposa es sencillo pues

sólo requiere una rotación de 90º del disco para abrirla por completo. Laoperación es como en todas las válvulas rotativas rápida.

Las válvulas de mariposa pueden estar preparadas para admitircualquier tipo de fluido gas, líquido y hasta sólidos. A diferencia de lasválvulas de compuerta, globo o bola, no hay cavidades donde puedaacumularse sólidos impidiendo la maniobrabilidad de la válvula.

La presión y temperatura de diseño son factores relacionados, a unamisma presión, con el aumento de la temperatura, baja las prestacionesde la válvula por la menor capacidad que tienen los materiales a altastemperatura. De la misma forma que las válvulas de compuerta, globo, ybola, admite asientos metálicos que pueden soportar grandes presionesy temperaturas extremas.

http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:V%C3%A1lvula_mariposa.JPGhttp://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:Yagisawa_power_station_inlet_valve.jpg


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Ventajas

• Estas válvulas son de baja presión y diseño sencillo,soliéndose usar para controlar el flujo y regularlo.

• Son de operación rápida, ya que solo necesita un cuarto de

vuelta para pasar de la posición de cerrado a la posición deabierto, teniendo además una pequeña caída de presióndado a que no alteran la dirección del fluido.

• Se puede utilizar en todos los servicios con agua,exceptuando aquellos en los que sea necesario unestrangulamiento extremo, dado a que el desgasteexcesivo del forro interior acorta la vida de la válvula.

Desventajas• No tiene cierre hermético• No trabaja a altas presiones

VÁLVULA DE DESAHOGO

Es de acción automática para tener regulación de la presión.

El uso principal de esta válvula es para servicio no comprimible y se abrecon lentitud conforme aumenta la presión, para regularla.

Ventajas • Bajo costo.• No se requiere potencia auxiliar para la operación.• Desahogo de seguridad para válvulas utilizadas en servicio

corrosivo.

Dentro de sus aplicaciones para Agua caliente, vapor de agua, gases,vapores, ejemplo. Calderas.

Se debe instalar de acuerdo con las disposiciones del Código ASMEpara recipientes de presión.

El tamaño de las válvulas de desahogo es muy importante y sedetermina mediante formulas especificas.

http://images.google.com.mx/imgres?imgurl=http://www.tecval.cl/images/p006_1_00.jpg&imgrefurl=http://www.tecval.cl/que_son_las_valvulas.html&h=480&w=384&sz=49&hl=es&start=10&um=1&usg=__VuSmjoTq5-az3aBI01jYb5MFIBI=&tbnid=EoTYRGlRjZEvAM:&tbnh=129&tbnw=103&prev=/images%3Fq%3Dvalvula%2Bde%2Balivio%2Bdesahogo%26um%3D1%26hl%3Des%26safe%3Dactive%26sa%3DN


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VÁLVULAS DE DIAFRAGMA

Son de vueltas múltiples y efectúan el cierre por medio de un diafragmaflexible sujeto a un compresor. Cuando el vástago de la válvula hacedescender el compresor, el diafragma produce sellamiento y corta lacirculación.

En las válvulas de diafragma se aísla el fluido de las partes delmecanismo de operación. Esto las hace idóneas en servicios corrosivoso viscosos, ya que evita cualquier contaminación hacia o del exterior.

Ventajas • Bajo costo.• No tienen empaquetaduras.• No hay posibilidad de fugas por el vástago.• Inmune a los problemas de obstrucción, corrosión o formación de

gomas en los productos que circulan.

Desventajas

• Diafragma susceptible de desgaste.• Elevada torsión al cerrar con la tubería llena.

Dentro sus aplicaciones se utiliza para limitar la presión o la temperatura deflujos de gases, vapores o líquidos. Para liberar grandes cantidades de flujo.

Fluidos corrosivos, materiales pegajosos o viscosos, pastas semilíquidasfibrosas, lodos, alimentos, productos farmacéuticos.

Suele colocarse en aquellos servicios que la presión se eleve por encima de0,5 kilos centímetro cuadrado, sobre la presión normal del servicio.

VÁLVULAS DE RETENCIÓN (CHECK)

Una válvula de retención de elevación es similar a la válvula de globo,excepto que el disco se eleva con la presión normal e la tubería y secierra por gravedad y la circulación inversa.

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Es recomendada cuando hay cambios frecuentes de circulación en latubería. En Tuberías para vapor de agua, aire, gas, agua y vapores conaltas velocidades de circulación.

Ventajas• Recorrido mínimo del disco a la posición de apertura total.

• Acción rápida.

Desventajas• Poca seguridad

VÁLVULAS DE SEGURIDAD

Dispositivo empleado para evacuar el caudal del fluido necesario de talforma que no se sobrepase la presión de timbre del elemento protegido

http://images.google.es/imgres?imgurl=http://www.aguamarket.com/sql/productos/fotos/valvulas_retencion.JPG&imgrefurl=http://www.aguamarket.com/sql/productos/index.asp%3Fidcategoria%3D1471%26categoria%3D%2BV%25E1lvulas%2BLimitadoras%2Bde%2BFlujo%2B&h=300&w=300&sz=10&hl=es&start=2&usg=__zzkfRft9TBu_E2sSmrqOD5Pb7po=&tbnid=gPN8v6iWR1USjM:&tbnh=116&tbnw=116&prev=/images%3Fq%3Dvalvulas%2Bde%2Bretencion%26gbv%3D2%26hl%3Des%26sa%3DG


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Se Clasifican:

BOMBAS

Una necesidad muy antigua presentada al ser humano, fue la necesidad detransportar el agua de un lugar a otro, por lo que empezó a idear diversos

mecanismos para su solución, iniciando así el desarrollo tecnológico ensistemas de bombeo.

Una bomba sirve para produc ir una ganancia en carga estática deun fluido procedente de una energía mecánica que se transmiteen su eje por medio de un motor.

Hay una diversidad de mecanismos de bombeo (bombas), cuya capacidad,diseño y aplicación cubren un amplio rango que va desde pequeñas unidadesutilizadas para dosificación de cantidades mínimas, hasta bombas centrifugasque son capaces de manejar grandes volúmenes para surtir de agua a las

grandes concentraciones urbanas. Su variedad de diseños cubren desdediferentes principios de operación, hasta bombas especiales para manejo desustancias tan diversas como el agua, metales fundidos, concreto, etc., gastosdiferentes y materiales de construcción. Una bomba es una turbo máquinageneradora para líquidos. La bomba se usa para transformar la energíamecánica en energía hidráulica.

Las bombas se emplean para bombear toda clase de líquidos, (agua, aceitesde lubricación, combustibles ácidos, líquidos alimenticios, cerveza, leche, etc.).

También se emplean las bombas para bombear los líquidos espesos con

sólidos en suspensión, como pastas de papel, melazas, fangos, desperdicios,etc.


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CLASIFICACIÓN

Debido a la diversidad de bombas ya mencionadas, hay muchas formas declasificar las bombas. Por rangos de volúmenes a manejar, por fluidos a mover,etc. Sin embargo, la clasificación más general es en función de la forma en quelas bombas imprimen el movimiento al fluido, separándose en dos tipos

principales.

Las bombas se clasifican según las consideraciones generales diferentes:

1. La que toma en consideración la características de movimiento de loslíquidos.

2. La que se basa en el tipo de aplicación especifica para los cuales seha diseñado la bomba.

Clasificación de bombas

.

Clases y tipos.- Hay tres clases de bombas en uso común del presente:

• Centrífuga• Rotatoria• Reciprocante


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Se aplican solamente a la mecánica del movimiento de líquido y no alservicio para que sea diseñada una bomba.

BOMBAS CENTRÍFUGAS

Las bombas centrífugas, debido a sus características, son las bombasque más se aplican en la industria. Las razones de estas preferencias sonlas siguientes:• Son aparatos giratorios.• No tienen órganos articulados y los mecanismos de acoplamiento son

muy sencillos

Una bomba centrífuga es un tipo de bomba hidráulica que transforma laenergía mecánica de un impulsor rotatorio llamado rodete en energíacinética y potencial requeridas. El fluido entra por el centro del rodete, quedispone de unos álabes para conducir el fluido, y por efecto de la fuerza

centrífuga es impulsado hacia el exterior, donde es recogido por la carcasao cuerpo de la bomba, que por el contorno su forma lo conduce hacia lastubuladuras de salida o hacia el siguiente rodete.

Dada la constante necesidad de transportar grandes cantidades de fluidospor largas distancias, las bombas centrifugas, han tomado un papelprotagónico en procesos asociados a todo tipo de industrias, inclusive enaplicaciones domesticas simples.

Corte esquemático de una bomba centrífuga.

1a Carcasa1b Cuerpo de bomba2 Rodete3 Tapa de impulsión4 Cierre del eje5 Soporte de cojinetes6 Eje.


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Las bombas centrífugas mueven un cierto volumen de líquido entre dosniveles; son pues, máquinas hidráulicas que transforman un trabajomecánico en otro de tipo hidráulico.

Los elementos constructivos de que constan son:

a) Una tubería de aspiración, que concluye prácticamente en la brida deaspiración.

b) El impulsor o rodete, formado por una serie de álabes de diversas

formas que giran dentro de una carcasa circular. El rodete va unidosolidariamente al eje y es la parte móvil de la bomba.

El líquido penetra axialmente por la tubería de aspiración hasta el centrodel rodete, que es accionado por un motor, experimentando un cambiode dirección más o menos brusco, pasando a radial, (en las centrífugas),o permaneciendo axial, (en las axiales), adquiriendo una aceleración yabsorbiendo un trabajo.

Los álabes del rodete someten a las partículas de líquido a unmovimiento de rotación muy rápido, siendo proyectadas hacia el exterior

por la fuerza centrífuga, de forma que abandonan el rodete hacia lavoluta a gran velocidad, aumentando su presión en el impulsor según ladistancia al eje. La elevación del líquido se produce por la reacción entreéste y el rodete sometido al movimiento de rotación; en la voluta setransforma parte de la energía dinámica adquirida en el rodete, enenergía de presión, siendo lanzados los filetes líquidos contra lasparedes del cuerpo de bomba y evacuados por la tubería de impulsión.

La carcasa, (voluta), está dispuesta en forma de caracol, de tal manera,que la separación entre ella y el rodete es mínima en la parte superior; laseparación va aumentando hasta que las partículas líquidas se

encuentran frente a la abertura de impulsión; en algunas bombas existe,a la salida del rodete, una directriz de álabes que guía el líquido a lasalida del impulsor antes de introducirlo en la voluta


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La estructura de las bombas centrífugas es análoga a la de las turbinashidráulicas, salvo que el proceso energético es inverso; en las turbinasse aprovecha la altura de un salto hidráulico para generar una velocidadde rotación en la rueda, mientras que en las bombas centrífugas lavelocidad comunicada por el rodete al líquido se transforma, en parte, enpresión, lográndose así su desplazamiento y posterior elevación.

BOMBAS ROTATORIAS

Son unidades de desplazamiento positivo, consisten de una caja fija quecontiene engranes, aspas, pistones, levas, segmentos, tornillos, etc.

La bomba rotatoria descarga un flujo continuo, aunque generalmente seles considera como bombas para líquidos viscosos

La orientación de la rotación, siempre se determina cuando se estáfrente al eje. esta regla aplica al eje de la bomba y al eje de mando.

Se dice que una bomba es de desplazamiento positivo, cuando su

órgano propulsor contiene elementos móviles de modo tal que por cadarevolución se genera de manera positiva un volumen dado. Este tipo debombas la energía mecánica recibida se transforma directamente enenergía de presión que se transmite hidrostáticamente en el sistemahidráulico.

Tipos de Bombas Rotatorias• Bombas de Émbolo Rotatorio• Bombas de Engranes Externos• Bombas de Engrane Interno• Bombas Lobulares

Bombas de Émbolo Rotatorio:Consiste en un excéntrico con un brazo ranurado en laparte superior. La rotación de la flecha hace que elexcéntrico atrape el liquido contra la caja. Conformecontinúa la rotación el liquido se fuerza de la caja a travésde la ranura a la salida de la bomba.


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Bombas de Engranes Externos:

Éstas constituyen él tipo rotatorio más simple. Conforme losdientes de los engranes se separan en el lado el líquidollena el espacio, entre ellos. Éste se conduce entrayectoria circular hacia afuera y es exprimido al engranarnuevamente los dientes. Los engranes pueden tenerdientes simples, dobles, o de involuta.

Bombas de Engrane Interno.

Este tipo tienen un rotor con dientes cortados internamentey que encajan en un engrane, cortado externamente.Puede usarse una partición en forma de luna creciente paraevitar que el líquido pase de nuevo al lado de succión de labomba.

Bombas Lobulares:

Éstas se asemejan a las bombas del tipo de engranes ensu forma de acción, tienen dos o más rotores cortados contres, cuatro, o más lóbulos en cada rotor. Los rotores se


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Sincronizan para obtener una rotación positiva por mediode engranes externos, debido a que el líquido se descargaen un número más reducido de cantidades mayores que enel caso de la bomba de engranes.

Bombas de Tornillo:

Estas bombas tienen de uno a tres tornillos roscadosconvenientemente que giran en una caja fija. Existe un grannúmero de diseños apropiados para varias aplicaciones.Las bombas de un solo tomillo tienen un rotor en formaespiral que gira excéntricamente en un estator de héliceinterna o cubierta. El rotor es de metal y la hélice esgeneralmente de hule duro o blando, dependiendo del

líquido que se maneje. Las bombas de dos y tres tornillostienen uno o dos engranes, respectivamente, el flujo seestablece entre las roscas de los tornillos, y a lo largo deleje de los mismos.

Bombas de Aspas Oscilantes:

Tienen una serie de aspas articuladas que se balanceanconforme gira el motor, atrapando al liquido y forzándolo enel tubo de descarga de la bomba. El liquido atrapado entrelas dos aspas se conduce con fuerza hacia la descarga debomba.


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Las bombas rotatorias descargan un gasto constante independiente delas presiones variables de descarga. El desplazamiento de una bombarotatoria varia en forma directamente proporcional con la velocidad, sóloque la capacidad puede verse afectada por viscosidades y otrosfactores.

BOMBAS RECIPROCANTES

Como su nombre lo indica, producen el bombeo de fluidos con base a unmovimiento reciprocante de uno o varios pistones, siendo por ellotambién bombas de desplazamiento positivo. La bomba reciprocantetiene la particularidad de producir un flujo pulsante en función delmovimiento de su(s) pistón(es). Su capacidad máxima de succiónrecomendada es de 0.65 atmósferas (6.5 metros de columna de agua)(aunque teóricamente pueden succionar a 1 atmósfera), y puedenconstruirse para trabajar a presiones hasta de 1,000 kg/cm2. Por sus

características, su aplicación es amplia donde se requieren altaspresiones, o volúmenes controlados de fluido, por lo que se usan muchoen líquidos de alta viscosidad y en el campo de medición y dosificación.Las bombas reciprocantes no hacen succión en los fluidos a manejarse.Al avanzar el pistón se hace una reducción de presión en la cámara desucción, requiriéndose de una fuerza externa (generalmente la presiónatmosférica) que empuja el fluido a la cámara. La capacidad o flujo amanejarse por la bomba está en función de la velocidad, y existe unainterrelación entre la temperatura y la viscosidad del fluido, que afectantambién la capacidad en el manejo del fluido.

La variación de la “Carga” con respecto a la “Capacidad”, a la velocidadconstante, representa la “Característica de una Bomba”. Un juegocompleto de características de bombas, también incluye eficiencia ycurvas de potencia requerida (BHP). Las variables que intervienen en elcomportamiento de la curva característica de una bomba se describen acontinuación.

Capacidad: Se refiere al volumen del fluido bombeado por unidad detiempo. También llamado “gasto”, y se expresa en litros por minuto,metros cúbicos por minuto, galones por minuto, o unidades equivalentes.Algunos factores de conversión útiles son los siguientes:

1 ft3/seg = 448.8 gpm

1’000,000 galones/día = 694.4 gpm1,000 barriles por día = 29.2 gpm1 litro por segundo = 15.95 gpm


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Presión de Descarga, Presión de Succión y Carga Total: En unsistema típico de bombeo, se involucran tres términos diferentes depresión, que deben identificarse claramente, estos son: Presión dedescarga, Presión de succión y Presión o Carga Total, de donde:

Pt = Pd –(Ps), Ps puede ser negativa o positiva.

En el arreglo típico de la siguiente figura se muestra la manera deidentificar los tres diferentes términos de presión, relacionados con laposición de la bomba. La presión de descarga se refiere a la altura a lacual puede ser bombeado un fluido, expresándose en unidades delongitud de columna de agua (o en kg/cm2 o Psig). La presión desucción se refiere a la altura desde la cual el fluido puede ser succionadopor la bomba, pudiendo ser presión de succión positiva o negativa,dependiendo de la posición relativa de la bomba con el nivel el fluido. Lapresión total se refiere a la diferencia entre la Presión de descarga y la

Presión de succión. En una bomba centrífuga, la carga total dinámica seexpresa así:

H = Hd - Hs + (Vd)2 / 2g - (Vs)2 / 2g

Hd = Carga a la salida o descarga de la bomba, medida en la tobera dedescarga, expresada en pies de columna referida a la línea de centrosde la flecha de la bomba.

Hs = Carga de succión, expresada en pies de columna, también referidaa la línea de centros de la flecha de la bomba.

Vd = Velocidad del flujo de descarga de la bomba.

Vs = Velocidad del flujo de succión de la bomba.

Los últimos dos términos representan la diferencia de energía cinética ocarga de velocidad entre toberas de succión y descarga.

NPSH (Carga Neta Positiva de Succión):

NPSH (iniciales para Net Positive Suction Head), en español conocidacomo la carga neta positiva de succión, se define como la lectura depresión, medida en pies o metros de columna de líquido, tomada de laboquilla de succión, referida a la línea de centro de la bomba, menos lapresión de vapor del líquido correspondiente a la temperatura del líquido,más la carga de velocidad en el mismo punto. Es la carga estática querecibe la bomba en la succión menos las pérdidas en la propia tubería desucción.


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NPSH = {(Ps – Pvp) * 2.31 / densidad relativa} + hs - hfs

Ps = Presión de succión en pies.Pvp = Presión de vapor del fluido, en Psi.hs = Carga estática en pies.hfs = pérdidas por fricción a la succión en pies.

Una bomba no puede operar adecuadamente si no tiene un mínimo deNPSH especificado, para cada diseño y condiciones de operación.

NPSH = Patm + hs - hfs - [(Vs)2 / 2g]

Eficiencias de la Bomba: El grado de perfección mecánico o hidráulicode una bomba es juzgado por su eficiencia bruta, definida como sigue:

Efic ienc ia = (Salida de la Bomba) / BHP = QgH / (550 * BHP) = (gpm * H) / (3960 * BHP)

Donde:Q = Capacidad o gasto en ft3 / segg = Peso específico del líquido = 62.4 lb/ft3BHP = Potencia recibida por la flecha de la bomba.

Curvas Características y Leyes de Afin idad:

La carga, capacidad y potencia requerida de una bomba varían con lavelocidad de tal manea que las curvas de desempeño retienen sus

características. Esta variación se le conoce como “Leyes de Afinidad”.Aplicable en cualquier punto de la curva Carga v.s. Capacidad, estasleyes establecen que:

• Cuando la velocidad se cambia, la capacidad (flujo), varíadirectamente con la velocidad.

• La carga varía directamente con el cuadrado de la velocidad.• La potencia BHP varía directamente con el cubo de la velocidad.

Q1 / Q2 = n1 / n2; H1 / H2 = (n1 / n2)2; (BHP)1 / (BHP)2 = (n1 / n2)3

TIPOS DE PÉRDIDAS DE LAS BOMBAS

Toda la carga de una bomba centrífuga se genera en el impulsor. Elresto de las partes no contribuyen a la creación de presión, sin embargocontribuyen a pérdidas que son inevitables, hidráulicas, mecánicas yfugas. Todas las pérdidas de carga entre los puntos de succión ydescarga, constituyen las pérdidas hidráulicas.

Eh = H / Hi = (Hi – pérdidas hidráulicas) / Hi

La capacidad disponible de una bomba de descarga, es menor que elflujo que pasa a través del impulsor, debido a la recirculación interna que


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ocurre por los claros entre el impulsor y la carcaza. La relación entre losdos es la llamada eficiencia volumétrica.

Q / Qi = Q / (Q + QL) = ev; QL recirculación interna,ev eficiencia volumétrica.

Las pérdidas mecánicas incluyen la pérdida de energía en baleros ochumaceras; sellos o estoperos y fricción del impulsor con el fluido. Laeficiencia mecánica es la relación que existe entre la potencia entregadaal impulsor y convertida a carga de la bomba, con respecto a la potenciaentregada en la flecha.

Em = (BHP – pérdidas mecánicas) / BHP

La eficiencia Total de la Bomba es: e = eh * ev * em

Las pérdidas en bombas pueden ocurrir en uno o varios de lossiguientes lugares:

• Fugas internas entre el impulsor y la carcaza, principalmente enel ojo del impulsor.• Fugas internas en pasos adyacentes de bombas multietapas.• Fugas por los estoperos.• Fugas a través de dispositivos internos para balancear empujeaxial.• Fugas a través de bujes de alivio, cuando se usan para reducirla presión en estoperos.• Fugas a través de álabes del impulsor en impulsores abiertos.• Fugas a través de chumaceras y estoperos, para efectos deenfriamiento.

Pérdidas por fricción en el disco del impulsor. Es la pérdida mecánicamás importante de una bomba centrífuga. Se reduce cuando se utilizanimpulsores pulidos, y las paredes de la carcaza con acabado superficialsuave.

Pérdidas mecánicas por fricción en chumaceras y estoperos. Las

pérdidas en estoperos dependen del arreglo, tamaño y lubricaciónempleada. Las pérdidas en chumaceras dependen del tipo de resistenciaal empuje axial usado, así como de la carga axial recibida. En bombaspequeñas esta pérdidas pueden ser del orden de 2 a 3% de la potenciamanejada por la bomba; en las bombas multietapas de alta velocidad, noexceden de 1%.

Cavitación: El término cavitación, se refiere a ciertas condiciones dentrode la bomba, cuando debido a una pérdida de presión localizada, elfluido manejado hierve en ese punto, formando burbujas o cavidadesllenas de vapor. Esas cavidades desaparecen cuando las burbujas

llegan a regiones de la bomba con mayor presión. La cavitación puedeocurrir a lo largo de partes estacionarias de la carcaza o sobre elimpulsor. La reducción de la presión absoluta por debajo de la presión


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del fluido puede ser generalizada en la bomba, o solamente local.Cuando la reducción es generalizada, puede ser resultado de:

• Un incremento en la altura de succión.• Un decremento en la presión atmosférica.• Un decremento en la presión absoluta del sistema cuando se está

bombeando de un recipiente.Obstrucciones en la succión que provocan incremento en las pérdidas.• Un incremento en la temperatura del fluido en la succión.Cuando la reducción es local:

• Un incremento en la velocidad.• Al resultado de cambios de velocidad en el flujo, distorsiones en elmismo, cuando hay un cambio repentino en la dirección el flujo.

La cavitación se nota por ruido y vibración, una disminución en la carga ycapacidad de la bomba, así como en la eficiencia y produce erosión, en

los álabes de los impulsores.

SELECCIÓN ADECUADA DE UNA BOMBA CENTRÍFUGA

Para seleccionar una bomba centrifuga se determina el siguienteprocedimiento:

• Cálculo de las condicionantes de operación• Selección teórica de la bomba• Trazo de la curva de operación.

AGITADORES

La agitación se refiere a forzar un fluido por medios mecánicos para queadquiera un movimiento circulatorio en el interior de un recipiente. Los objetivosde la agitación pueden ser:

· Mezcla de dos líquidos miscibles (ej: alcohol y agua)

· Disolución de sólidos en líquido (ej.: azucar y agua)

· Mejorar la transferencia de calor (en calentamiento o enfriamiento)

· Dispersión de un gas en un líquido (oxígeno en caldo de fermentación)

· Dispersión de partículas finas en un líquido

· Dispersión de dos fases no miscibles (grasa en la leche)

Generalmente el equipo consiste en un recipiente cilíndrico (cerrado o abierto),y un agitador mecánico, montado en un eje y accionado por un motor eléctrico.


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Las proporciones del tanque varían ampliamente, dependiendo de la naturalezadel problema de agitación. El fondo del tanque debe ser redondeado, con el finde eliminar los bordes rectos o regiones en las cuales no penetrarían lascorrientes del fluido. La altura del líquido, es aproximadamente igual aldiámetro del tanque. Sobre un eje suspendido desde la parte superior, vamontado un agitador. El eje está accionado por un motor, conectado a veces,

directamente al mismo, pero con mayor frecuencia, a través de una caja deengranajes reductores.

El agitador crea un cierto tipo de flujo dentro del sistema, dando lugar a que ellíquido circule por todo el recipiente y vuelva de vez en cuando al agitador.

Así que es una operación en la cual se efectúa una combinación uniforme dedos o más componentes, su objeto es alcanzar una distribución uniforme de loscomponentes mediante el flujo. Este flujo es generado comúnmente por mediosmecánicos.

SE DIVIDEN:

Los que generan corrientes paralelas al eje del impulsor que sedenominan impulsores de flujo axial

Los que generan corrientes en dirección radial tangencial que se llamanimpulsores de flujo radial.


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AGITADORES PARA TANQUES CERRADOS Y TANQUES ABIERTOS DEMONTAJE FIJO

Estos tipos de agitadores son recomendados para su aplicación, y tododepende de los requisitos de su proceso. Los hay de acoplados directo, estos

están diseñados para aplicaciones de baja viscosidad, o volumen pequeños, oaplicaciones en que se requiere trituramientos del producto. Los agitadores deacoplado de engranaje (caja reductora), son eficientemente usados enproductos con mas alta viscosidad o aplicaciones con un volumen maselevado. Estos agitadores varían desde 1/4 a 5 caballos de fuerza (HP), y sondisponibles con siete diferentes velocidades, y con una variedad de hélices.Estos agitadores son disponibles ya sea con motor eléctrico, o motores de aire,así como también pueden ser equipados con variador de velocidades.

TIPOS DE AGITADORES:

Los agitadores se dividen en dos clases: los que generan corrientes paralelasal eje del agitador y los que dan origen a corrientes en dirección tangencial oradial. Los primeros se llaman agitadores de flujo axial y los segundosagitadores de flujo radial.Los tres tipos principales de agitadores son, de hélice, de paletas, y de turbina.Cada uno de estos tipos comprende muchas variaciones y subtipos que noconsideraremos aquí. En algunos casos también son útiles agitadoresespeciales, pero con los tres tipos antes citados se resuelven, quizás, el 95%de los problemas de agitación de líquidos.

AGITADORES DE HELICES

Un agitador de hélice, es un agitador de flujo axial, que opera con velocidadelevada y se emplea para líquidos pocos viscosos. Los agitadores de hélicemás pequeños, giran a toda la velocidad del motor, unas 1.150 ó 1.750 rpm; losmayores giran de 400 a 800 rpm. Las corrientes de flujo, que parten delagitador, se mueven a través del líquido en una dirección determinada hastaque son desviadas por el fondo o las paredes del tanque. La columna deremolinos de líquido de elevada turbulencia, que parte del agitador, arrastra ensu movimiento al líquido estancado, generando un efecto considerablementemayor que el que se obtendría mediante una columna equivalente creada por

una boquilla estacionaria. Las palas de la hélice cortan o friccionanvigorosamente el líquido. Debido a la persistencia de las corrientes de flujo, losagitadores de hélice son eficaces para tanques de gran tamaño. Para tanquesextraordinariamente grandes, del orden de 1500m3 se han utilizado agitadoresmúltiples, con entradas laterales al tanque.

El diámetro de los agitadores de hélice, raramente es mayor de 45 cm,independientemente del tamaño del tanque. En tanques de gran altura, puedendisponerse dos o más hélices sobre el mismo eje, moviendo el líquidogeneralmente en la misma dirección. A veces dos agitadores operan en sentidoopuesto creando una zona de elevada turbulencia en el espacio comprendido

entre ellos.


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AGITADORES DE PALETAS

Para problemas sencillos, un agitador eficaz está formado pr una paleta plana,que gira sobre un eje vertical. Son corrientes los agitadores formados por dosy 3 paletas. Las paletas giran a velocidades bajas o moderadas en el centro deltanque, impulsando al líquido radial y tangencialmente, sin que exista

movimiento vertical respecto del agitador, a menos que las paletas esténinclinadas. Las corrientes de líquido que se originan se dirigen hacia la pareddel tanque y después siguen hacia arriba o hacia abajo. Las paletas tambiénpueden adaptarse a la forma del fondo del tanque, de tal manera que en sumovimiento rascan la superficie o pasan sobre ella con una holgura muypequeña. Un agitador de este tipo se conoce como agitador de ancla. Estosagitadores son útiles cuando se desea evitar el depósito de sólidos sobre unasuperficie de transmisión de calor, como ocurre en un tanque enchaquetado,pero no son buenos mezcladores. Generalmente trabajan conjuntamente conun agitador de paletas de otro tipo, que se mueve con velocidad elevada y quegira normalmente en sentido opuesto.

Los agitadores industriales de paletas giran a una velocidad comprendida entre20 y 150 rpm. La longitud del rodete de un agitador de paletas es del orden de50 al 80% del diámetro interior del tanque. La anchura de la paleta es de unsexto a un décimo de su longitud. A velocidades muy bajas, un agitador depaletas produce una agitación suave, en un tanque sin placas deflectoras ocortacorrientes, las cuales son necesarias para velocidades elevadas. De locontrario el líquido se mueve como un remolino que gira alrededor del tanque,con velocidad elevada pero con poco efecto de mezcla.

AGITADORES DE TURBINA

La mayor parte de ellos se asemejan a agitadores de múltiples y cortas paletas,que giran con velocidades elevadas sobre un eje que va montado centralmentedentro del tanque. Las paletas pueden ser rectas o curvas, inclinadas overticales. El rodete puede ser abierto, semicerrado o cerrado. El diámetro delrodete es menor que en el caso de agitadores de paletas, siendo del orden del30 al 50% del diámetro del tanque.

Los agitadores de turbina son eficaces para un amplio intervalo deviscosidades; en líquidos poco viscosos, producen corrientes intensas, que se

extienden por todo el tanque y destruyen las masas de líquido estancado. Enlas proximidades del rodete existe una zona de corrientes rápidas, de altaturbulencia e intensos esfuerzos cortantes. Las corrientes principales sonradiales y tangenciales. Las componentes tangenciales dan lugar a vórtices ytorbellinos, que se deben evitar por medio de placas deflectoras o un anillodifusor, con el fin de que el rodete sea más eficaz.

El agitador de turbina semiabierto, conocido como agitador de disco con aletas,se emplea para dispersar o disolver un gas en un líquido. El gas entra por laparte inferior del eje del rodete; las aletas lanzan las burbujas grandes y lasrompen en muchas pequeñas, con lo cual se aumenta grandemente el área

interfacial entre el gas y el líquido.


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TIPOS DE FLUJOS EN TANQUES AGITADOS

El tipo de flujo que se produce en un tanque agitado, depende del tipo derodete, de las características del fluido y del tamaño y proporciones del tanque,placas deflectoras y agitador. La velocidad del fluido en un punto del tanquetiene tres componentes y el tipo de flujo global en el mismo, depende de las

variaciones de estas tres componentes de la velocidad, de un punto a otro. Laprimera componente de velocidad es radial y actúa en dirección perpendicularal eje del rodete. La segunda es longitudinal y actúa en dirección paralela aleje. La tercera es tangencial o rotacional, y actúa en dirección tangencial a latrayectoria circular descrita por el rodete.

Para el caso corriente de un eje vertical, las componentes radial y tangencialestán en un plano horizontal y la componente longitudinal es vertical. Lascomponentes radial y longitudinal son útiles porque dan lugar al flujo necesariopara que se produzca la mezcla. Cuando el eje es vertical y está dispuesto enel centro del tanque, la componente tangencial de velocidad es generalmente

perjudicial para la mezcla. El flujo tangencial sigue una trayectoria circularalrededor del eje y crea un vórtice en la superficie del líquido que debido a lacirculación en flujo laminar, da lugar a una estratificación permanente endiferentes niveles, de substancias sin mezclar, sin que exista flujo longitudinalde un nivel a otro. Si están presentes partículas sólidas, las corrientescirculatorias tienden a lanzar las partículas contra la pared del tanque, debido ala fuerza centrífuga, desde donde caen acumulándose en la parte central delfondo del tanque. Por consiguiente en vez de mezcla, se produce la accióncontraria.

En un tanque sin placas deflectoras, el flujo circulatorio es inducido por todoslos tipos de rodete, tanto si el flujo es axial como radial. Si los remolinos sonintensos, el tipo de flujo dentro del tanque es esencialmente el mismo,independientemente del diseño del rodete. Para velocidades de giro del rodeteelevadas, la profundidad del vórtice puede ser tan grande que llegue al rodetemismo, dando lugar a que en el líquido se introduzca el gas que está encima deél, lo cual normalmente debe evitarse.

FORMAS DE EVITAR REMOLINOS:

· Colocando el agitador fuera del eje central del tanque. En tanques

pequeños se debe colocar el rodete separado del centro del tanque, de talmanera que el eje del agitador no coincida con el eje central del tanque. Entanques mayores el agitador puede montarse en forma lateral, con el eje en unplano horizontal, pero no en la dirección del radio.

· Instalando placas deflectoras. Estas son placas verticalesperpendiculares a la pared del tanque. En tanques pequeños son suficientes 4placas deflectoras, para evitar remolinos y formación de vórtice. El ancho de lasplacas no debe ser mayor que un doceavo del diámetro del tanque. Cuando seusan agitadores de hélice, el ancho de la placa puede ser de un octavo deldiámetro del tanque. Si el eje del agitador está desplazado del centro o

inclinado, no se necesitan placas deflectoras.Cuando no se presentan remolinos, el tipo de flujo específico depende del tipode rodete:


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· Los agitadores de hélice impulsan el líquido hacia el fondo del tanque,desde donde la corriente se extiende subiendo por las paredes y retornandohacia la hélice. Se emplean cuando se desean intensas corrientes verticales,por ejemplo para mantener en suspensión partículas sólidas pesadas. No seemplean cuand la viscosidad del líquido es superior a los 5.000 centipoises.

· Los agitadores de paletas producen un flujo radial intenso en el planopróximo a las palas, pero prácticamente no dan lugar a corrientes verticales.Estos agitadores no son eficaces para mantener sólidos en suspensión.

· Los agitadores de turbina impulsan al líquido radialmente contra lasparedes laterales del tanque, desde donde la corriente se divide, una partefluye hacia arriba y otra parte hacia el fondo, retornando ambas al rodete. Porlo que producen dos corrientes de circulación separadas. Dan excelentesresultados en la mezcla de líquidos que tienen aproximadamente la mismadensidad relativa.

CONSUMO DE POTENCIA

Las variables que pueden ser controladas y que influyen en la Potenciaconsumida por el agitador son:

· Dimensiones principales del tanque y del rodete: Diámetro del tanque(Dt), Diámetro del rodete (Da), altura del líquido (H), ancho de la placadeflectora (J), distancia del fondo del tanque hasta el rodete (E), y dimensionesde las paletas.

· Viscosidad (m) y densidad (r) del fluido.· Velocidad de giro del agitador (N).

El cálculo de la potencia consumida se hace a través de númerosadimensionales, relacionando por medio de gráficos el número de Reynolds yel Número de Potencia. Estas gráficas dependerán de las característicasgeométricas del agitador y de si están presentes o no, las placas deflectoras.

Número de Reynolds = esfuerzo de inercia / esfuerzo cortante

Número de Potencia = esfuerzo de frotamiento / esfuerzo de inercia

Número de Froude = esfuerzo de inercia / esfuerzo gravitacional


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Para bajos números de Reynolds (Re


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Tipos de compresores

Según las exigencias referentes a la presión de trabajo y al caudal desuministro, se pueden emplear diversos tipos de construcción. Se distinguendos tipos básicos de compresores:

El primero trabaja según el principio de desplazamiento. La compresión seobtiene por la admisión del aire en un recinto hermético, donde se reduce luegoel volumen. Se utiliza en el compresor de émbolo (oscilante o rotativo).

El otro trabaja según el principio de la dinámica de los fluidos. El aire esaspirado por un lado y comprimido como consecuencia de la aceleración de lamasa (turbina).

Compresores de émbolo

Compresor de émbolo oscilante . Este es el tipo de compresor másdifundido actualmente. Es apropiado paracomprimir a baja, media o alta presión. Su campo de trabajo se extiendedesde unos 1 .100 kPa (1 bar) a variosmiles de kPa (bar).

Compresor de émbolo oscilante

Para obtener el aire a presiones elevadas, es necesario disponer varias

etapas compresoras. El aire aspirado se somete a una compresiónprevia por el primer émbolo, seguidamente se refrigera, para luego sercomprimido por el siguiente émbolo. El volumen de la segunda cámara


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de compresión es, en conformidad con la relación, más pequeño.Durante el trabajo de compresión se forma una cantidad de calor, quetiene que ser evacuada por el sistema refrigeración.

Los compresores de émbolo oscilante pueden refrigerarse por aire o poragua, y según las prescripciones de trabajo las etapas se precisan en latabla anterior.

Compresor de membrana

Este tipo forma parte del grupo de compresores de émbolo. Unamembrana separa el émbolo de la cámara de trabajo; el aire no entra encontacto con las piezas móviles. Por tanto, en todo caso, el airecomprimido estará exento de aceite. Estos, compresores se empleancon preferencia en las industrias alimenticias farmacéuticas y químicas.

Compresor de émbolo rotativo

Consiste en un émbolo que está animado de un movimiento rotatorio. Elaire es comprimido por la continua reducción del volumen en un recinto

hermético.


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Rotativo multicelular

Un rotor excéntrico gira en el interior de un cárter cilíndrico provisto deranuras de entrada y de salida. Las ventajas de este compresor residenen sus dimensiones reducidas, su funcionamiento silencioso y su caudal

prácticamente uniforme y sin sacudidas. Para el caudal véase la figura14 (diagrama). El rotor está provisto de un cierto número de aletas quese deslizan en el interior de las ranuras y forman las células con la pareddel cárter.Cuando el rotor gira, las aletas son oprimidas por la fuerza centrífugacontra la pared del cárter, y debido a la excentricidad el volumen de lascélulas varía constantemente.

Compresor de tornillo helicoidal, de dos ejes: Dos tornillos helicoidalesque engranan con sus perfiles cóncavo y convexo impulsan hacia el otrolado el aire aspirado axialmente. En estos compresores, el aire esllevado de un lado a otro sin que el volumen sea modificado. En el ladode impulsión, la estanqueidad se asegura mediante los bordes de losémbolos rotativos.

Compresor Roots


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Turbocompresores

Trabajan según el principio de la dinámica de los fluidos, y son muyapropiados para grandes caudales. Se fabrican de tipo axial y radial. Elaire se pone en circulación por medio de una o varias ruedas de turbina.Esta energía cinética se convierte en una energía elástica de

compresión. Para el caudal, véase la figura 14 (diagrama).

La rotación de los alabes acelera el aire en sentido axial de flujo

Aceleración progresiva de cámara a cámara en sentido radial haciaafuera; el aire en circulación regresa de nuevo al eje. Desde aquí sevuelve a acelerar hacia afuera.

Elección del compresor Caudal

Por caudal entiendo la cantidad de aire que suministra el compresor.Existen dos conceptos. El caudal teórico y El caudal efectivo o real En elcompresor de émbolo oscilante, el caudal teórico es igual al producto decilindrada * velocidad de rotación. El caudal efectivo depende de laconstrucción del compresor y de la presión. En este caso, el rendimientovolumétrico es muy importante


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Es interesante conocer el caudal efectivo del compresor. Sólo éste es elque acciona y regula los equipos neumáticos.Los valores indicados según las normas ?representan valores efectivos(p. ej.: DIN 1945). El caudal se expresa en m3/min ó m3/h.No obstante, son numerosos los fabricantes que solamente indican el

caudal teórico

Presión

También se distinguen dos conceptos:

La presión de servicio es la suministrada por el compresor o acumuladory existe en las tuberías que alimentan a los consumidores. La presiónde trabajo es la necesaria en el puesto de trabajo considerado. En lamayoría de los casos, es de 600 kPa (6 bar). Por eso, los datos deservicio de los elementos se refieren a esta presión.

Importante: Para garantizar un funcionamiento fiable y preciso esnecesario que la presión tenga un calor constante. De ésta dependen : -la velocidad - las fuerzas - el desarrollo secuencial de las fases de loselementos de trabajo.

Accionamiento

Los compresores se accionan, según las exigencias, por medio de un

motor eléctrico o de explosión interna. En la industria, en la mayoría delos casos los compresores se arrastran por medio de un motor eléctrico.

Si se trata de un compresor móvil, éste en la mayoría de los casos seacciona por medio de un motor de combustión (gasolina, Diesel ).


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Regulación

Al objeto de adaptar el caudal suministrado por el compresor al consumoque fluctúa, se debe proceder a ciertas regulaciones del compresor.

Existen diferentes clases de regulaciones. El caudal varía entro dos

valores límites ajustados (presiones máxima y mínima).

Regulación de marcha en vacío• Regulación por escape a la atmósfera• Regulación por aislamiento de la aspiración• Regulación por apertura de la aspiración

Regulación de carga parcial• Regulación de velocidad de rotación• Regulación por estrangulación de la aspiración

Regulación por intermitencias

Refrigeración

Por efecto de la compresión del aire se desarrolla calor que debe evacuarse.De acuerdo con la cantidad de calor que se desarrolle, se adoptará larefrigeración más apropiada. En compresores pequeños, las aletas derefrigeración se encargan de irradiar el calor. Los compresores mayores vandotados de un ventilador adicional, que evacua el calor.

Cuando se trata de una estación de compresión de más de 30 kW de

potencia, no basta la refrigeración por aire. Entonces los compresoresvan equipados de un sistema de refrigeración por circulación de agua encircuito cerrado o bierto. A menudo se temen los gastos de unainstalación mayor con torre de refrigeración. No obstante, una buenarefrigeración prolonga la duración del compresor y proporciona aire másfrío y en mejores condiciones. En ciertas circunstancias, incluso permiteahorrar un enfriamiento posterior del aire u operar con menor potencia.

Lugar de emplazamiento

La estación de compresión debe situarse en un local cerrado einsonorizado. El recinto debe estar bien ventilado y el aire aspirado debeser lo más fresco, limpio de polvo y seco posible.


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Acumulador de ai re comprimido

El acumulador o depósito sirve para estabilizar el suministro de airecomprimido. Compensa las oscilaciones de presión en la red de tuberíasa medida que se consume aire comprimido. Gracias a la gran superficiedel acumulador, el aire se refrigera adicionalmente. Por este motivo, en

el acumulador se desprende directamente una parte de la humedad delaire en forma de agua.

El tamaño de un acumulador de aire comprimido depende:

• Del caudal de suministro del compresor• Del consumo de aire• De la red de tuberías (volumen suplementario)• Del tipo de regulación• De la diferencia de presión admisible en el interior de la red.

Determinación del acumulador cuando el compresor funcionaIntermitentemente.


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El tamaño de un acumulador puede determinarse según el siguientediagrama:

VENTILADORES

Un ventilador es una turbo máquina que se caracteriza porque el fluidoimpulsado es un gas (fluido compresible) al que transfiere una potencia conun determinado rendimiento.

A pesar de que no existe convenio alguno universalmente adoptado; losventiladores pueden subdividirse en cuatro grupos

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