guión - Centro Politécnico Superior
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1. agitaci n en el dep sito No superar en ning n caso 1 Bar de presi n en la entrada del hidrocicl n M2 est construido en metacrilato y su resistencia es lirnitada Encender iluminaci n si es necesario Si el hidrocicl n tiene exceso de aire rotando en el eje puede deberse a un llenado r pido del dispositivo reducir el caudal tanto como requiera hasta su purga y reajustar al caudal de ensayo 6 Realizar los ensayos propuestos evitando transitorios violentos de presi n Operar con cuidado la v lvula de drenaje del cicl n Si es necesario apagar la bomba cerrar las v lvulas VR2 de modo que el arranque se realice siempre a caudal nulo 7 Si es necesario ajustar el nivel del dep sito utilizar agua descalcificada del sistema de intercambio disponible en el laboratorio Acceder al dep sito desmontando la tapa encajada a presi n 3 3 Apagado Antes de dar por concluido el uso de esta instalaci n se debe Apagar iluminaci n Cerrar todas las v lvulas de regulaci n VR Vaciar el cicl n Apagar bomba 3 4 Familiarizaci n con la instalaci n Eche un vistazo a la instalaci n e identifique los diferentes elementos que la componen v lvulas conductos hidrocicl n caudal metro etc Aseg rese que la v lvula de drenaje VD del hidrocicl n est cerrada Ponga en marcha la bomba girando a la derecha el interruptor situado en la zona superior izquierda Siga las instrucciones de Puesta en marcha Conecte tambi n2. el interruptor de al lado empuj ndolo hacia abajo Ponga en marcha el agitador y d la luz presionando el interruptor gris en el pi del foco Siga las instrucciones de Operaci n Observe el funcionamiento del hidrocicl n y despu s de un rato responda las preguntas del gui n 3 5 Rendimiento del hidrocicl n Dise e un m todo para estimar el rendimiento del hidrocicl n mE ps q m pe donde m y m son respectivamente el gasto m sico de part culas separadas por el hidrocicl n y part culas entrantes al hidrocicl n Material disponible tamiz cron metro cinta m trica secador balanza de precisi n vaso de precipitados y cron metro Nota tanto la fase s lida como el agua extra das del hidrocicl n deben ser devueltas al dep sito del mismo con el objeto de recuperar la fase s lida Para ello limpiar el tamiz directamente dentro del dep sito Condiciones de las medidas tiempo de operaci n del hidrocicl n 2 min Caudales para los que se mide la eficiencia proponer dos valores 3 6 Rendimiento del hidrocicl n respecto del tiempo Repetir el apartado anterior para un caudal dado empleando distintos tiempos de operaci n del hidrocicl n Nota los tiempos deben ser elegidos de forma que se pueda analizar la dependencia temporal del rendimiento del hidrocicl n 3 7 Densidad de part culas en suspensi n Piense un m todo para calcular la densidad de part culas en suspensi n kg de part culas
3. Separaci n de part culas mediante hidrocicl n rea de Mec nica de Fluidos Centro Polit cnico Superior Universidad de Zaragoza Prof Guillermo Hauke T cnico Especialista Pedro Vidal Prof Javier Blasco 1 INTRODUCCI N Los ciclones son aparatos dise ados para separar la parte s lida de la fluida en mezclas bif sicas donde una de las fases est formada por part culas s lidas Si la fase fluida es un l quido se denominan hidrociclones y si es un gas aerociciones El dise o m s t pico de los ciclones consiste en introducir la mezcla s lido fluido tangencialmente o axialmente en la parte superior de un recipiente cil ndrico El momento angular a la entrada se puede lograr mediante una entrada tangencial o en el segundo caso mediante unos labes directrices La mezcla baja rotando por el cicl n Debido a la fuerza centr fuga la fase s lida es lanzada hacia las paredes exteriores del hidrocicl n desciende y es recogida en la parte inferior que frecuentemente acaba en un cono La fase fluida una vez en el fondo asciende rotando y es recogida mediante una tuber a situada en el centro del cicl n En el centro del cicl n se produce un fuerte v rtice y la baja presi n impulsa la fase fluida hacia arriba El rendimiento de un cicl n depende de tama o de las part culas En general cuanto m s peque as sean las part culas peor rendimiento y cuanto m s grandes sean mejor rendimiento El rendimiento de un ci
4. cl n puede definirse como el flujo m sico de part culas s lidas separadas divido por el flujo m sico de part culas entrantes en el cicl n m Mo m pe n Cuando se consigue separar todas las part culas s lidas este rendimiento es la unidad En general este rendimiento es inferior a la unidad 2 DESCRIPCI N DE LA INSTALACI N La instalaci n que va a emplear consta de un dep sito de fluido una bomba centr fuga un agitador un caudal metro un hidrocicl n una serie de tuber as interconectadas y un foco de luz El esquema de la instalaci n puede verse en la figura siguiente M2 Ta 0 1Bar 11 20 11 20 Rot metro Q 250 2500 h Venteo Dep sito 13 15 Cu Bomba JESX M5 0 5HP Q 5 451 min P 11 5 32mda Laboratorio Mecanica de Fluidos ESQUEMA INSTALACION Hidrocicl n 10 12Cu HIDROCICLON Fecha 6 3 98 Plano 2 1R Conducto de venteo E SN j N EE 11 4 Fe Vaciado Vibraciones Tolerancia G El dep sito de unos 100 litros de capacidad est provisto de un nivel en la parte derecha Contiene una mezcla de agua fase l quida y part culas de resina de intercambio i nico fase s lida Una vez transcurrido el estado transitorio el agitador y el flujo entrante en derivaci n mantienen las dos fases bien mezcladas La bomba toma la mezcla de la parte inferior del dep sito a trav s de la v lvula de aspiraci n VC1 e impulsa el fluido a t
5. litro de disoluci n Obtenga un valor para esta densidad 3 8 P rdidas de carga en rot metro e hidrocicl n Tomar medidas de P1 y P2 para dos caudales Estimar el coeficiente de p rdidas del rot metro Kp y el del hidrocici n Ky El coefciente de p rdidas singulares se define como AP K Loy zP Preguntas Conteste a las siguientes preguntas la puntuaci n de cada pregunta se indica entre par ntesis en forma de porcentaje 1 Describa el procedimiento empleado para estimar el rendimiento del hidrocicl n y para la densidad de part culas en suspensi n Nota se valorar tanto la validez del m todo como la claridad de la descripci n del mismo 40 2 Qu fuentes de error pueden existir en los m todos anteriores De qu orden de magnitud ser n estos errores 10 3 Tabla de valores medidos Representar gr ficamente n Q y n Q_fijo t 20 4 Escriba las ecuaciones de p rdida de carga planteadas para obtener los coeficientes Ka y Kp para los dos caudales y los valores obtenidos para estos coeficientes Dependen Ka y Ku del n mero de Reynolds 30
6. rav s de un serpent n hacia el hidrocicl n Mediante la v lvula VR2 la v lvula VRI no ha sido instalada finalmente colocada en el lado de impulsi n de la bomba se puede derivar parte del caudal de vuelta hacia el dep sito de forma que se controla el caudal hacia el hidrocicl n y el de retorno hacia el dep sito Este caudal hacia el tanque es muy importante pues al final del conducto existe un agitador que mantiene el tanque perfectamente agitado Entre la bomba y el caudal metro existe un serpent n con un di metro interior de Ds 13 mm La longitud del serpent n es aproximadamente Ls 1 6 m El serpent n tiene un codo de 45 2 codos de 900 y 3 de 180 con un radio de curvatura Rs 50 mm La presi n en la entrada del serpent n viene dada por el man metro MI El serpent n desemboca en el caudal metro a trav s de la v lvula de regulaci n VR3 El caudal metro es de tipo rotativo y mide el caudal circulante hacia el hidrocicl n en l h A continuaci n nos encontramos con un codo de 90 con r Rc 1 y un di metro de 50 mm La presi n a la salida del caudal metro est dada por el man metro M2 Del hidrocicl n salen dos conductos uno inferior y otro superior El inferior descarga al dep sito a trav s de la v lvula de drenaje VD El conducto superior descarga tambi n al dep sito y dispone de un conducto de ventilaci n cuyo objeto es mantener aproximadamente a presi n atmosf rica la salida del hidrocicl n Los datos geom t
7. ricos de la instalaci n se pueden encontrar en el plano del hidrocicl n al final del gui n 3 REALIZACI N DE LA PR CTICA Normas generales operar las v lvulas suavemente en especial las de bola por su dise o seccionan el flujo bruscamente al final del recorrido provocando elevadas sobrepresiones 3 1 Puesta en marcha 1 Antes de arrancar la bomba es necesario comprobar que las v lvulas VR1 y 2 est n cerradas 2 Al conectar la bomba se verificara que sta gira adecuadamente Despu s de largos periodos de inactividad es posible que est agarrotada En el caso de que no funcione rotar manualmente el eje nunca insistir con el encendido el ctrico 3 Abrir totalmente la v lvula VR2 de modo que el agitador din mico montado en el extremo de esta l nea de by pass genere una concentraci n homog nea de part culas en el dep sito La densidad de estas part culas es mayor a la del agua Adicionalmente puede conectarse el agitador mec nico que deber regularse a su m xima potencia En el caso de que se detecten fallos en la bomba caudal intermitente ruidos pueden ser debidos a burbujas de aire en la voluta la bomba dispone de un tomillo roscado superior de purga y otro inferior de vaciado 3 2 Operaci n 4 Trancurrido unos minutos desde la puesta en marcha puede abrirse la v lvula VR3 hasta conseguir un caudal adecuado 5 Si el caudal de agua fuese hsuficiente puede cerrarse parcialmente VR2 a costa de perder
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