Diseño, construcción e instalación de un equipo modular para demostrar experimentalmente el teorema de Bernoulli

Abstract

El presente plantea una revisión específica del transporte y la mecánica de fluidos a través de tuberías y accesorios, así como la utilidad de los instrumentos de control (columna manométrica) que permitan reconocer o determinar las variables propias de la operación (viscosidad, rugosidad, diámetro, presión, factor de fricción, velocidad, etc.). Se plantea como objetivo implementar el laboratorio de operaciones y procesos unitarios con un equipo modular que permita demostrar experimentalmente el Teorema de Bernoulli, y así de esta manera contribuir a la formación y a la calidad del estudiante de Ingeniería Química mediante un módulo de experimento, que a su vez permita unir las experiencias prácticas con • los conocimientos teóricos adquiridos en las aulas. También diseña, construye, instala y pone en funcionamiento un equipo modular cuyo fin es demostrar experimentalmente el Teorema de Bernoulli, así de esta manera, aportar a los estudiantes en la formación básica de mecánica de fluidos, cuyos fundamentos son aplicados en la vida real en cualquier sistema de líneas que transportan fluidos en su interior y demuestra el comportamiento del fluido incompresible en los dos casos propuestos, es decir, cuando se trabaja con la válvula cerrada (Presión Hidrostática) y cuando se trabaja con la válvula abierta (Presión Hidrodinámica), demuestra estabilidad del fluido en los capilares, a través de la comparación del valor obtenido al realizar los cálculos con el valor manométrico. Determina la velocidad total y la velocidad promedio en el sistema, con el objetivo de observar la pérdida de carga en cada uno de los capilares. Contar con un equipo que demuestre experimentalmente los parámetros de operación como: Velocidad, Pérdida de carga, Caudal y Volumen. Para diseñar el equipo de trasporte de Fluidos, se ha tomado en cuenta las siguientes condiciones: el tipo de fluido a utilizar, en nuestro caso es el agua, la temperatura de operación (25° C), la potencia de la bomba, con el propósito de realizar la operación de recirculación, para mantener el caudal necesario en la experiencia; la diferencia de nivel en el manómetro diferencial, la longitud total de la tubería; los diferentes tipos de accesorios. En conclusión se demostró el comportamiento del fluido incompresible al interior de la tubería, en los dos casos, cuando la válvula o llave de paso estuvo cerrado (Presión Hidrostática) y cuando. estuvo abierto (Presión Hidrodinámica), siempre haciendo uso del Teorema de Bernoulli, es de conocimiento que el comportamiento del fluido incompresible no sufrió ninguna alteración tanto en el interior del tanque así como en la tubería de descarga y esto se pudo observar al mantenerse un mismo nivel del fluido incompresible al interior de los capilares, esto nos indicó que tanto en el tanque como en la tubería de descarga predominó la estabilidad del fluido, por lo tanto al haberse realizado los cálculos con las restricciones correspondientes al caso, se obtuvo una altura de fluido similar a 1 (Z=1) es decir en otras palabras cuando la válvula estuvo cerrada predomina la Presión Hidrostática y cuando la válvula o llave de paso estuvo abierta se observo que hubo movimiento del fluido al interior del tanque, en el interior de la tubería de descarga y sobre todo quedó evidenciada la pérdida de carga en los capilares, todo esto debido a que el fluido pasó de estar de una velocidad O (sin movimiento) a una velocidad de 3.0 m/s a lo largo de la tubería. Por lo tanto cuando la válvula estuvo abierta predominó y siempre predominará la presión Hidrodinámica y esto se pudo observar en la velocidad del fluido a la salida del tubo de descarga.