Apuntes de Mecánica de Fluidos: 2ª parte

Un fluido es una sustancia capaz de deformarse continuamente bajo el efecto de una tensión de cortadura, por más pequeña que ésta tensión fuere.

Apuntes de Mecánica de Fluidos, 2011

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en resuenen estas ecuaciones son aplicables en lo es hidráulica donde nos ayuda a entender de que importante es los cálculos requeridos.

Objetivos: • Calcular la caída de presión en tuberías. • Aprender a utilizar las herramientas Design Specs y Sensitivity Analysis de Aspen Plus • Aprender a usar los bloques de bombas, turbinas y válvulas. Introducción: En la actualidad, los ingenieros deben diseñar y calcular enormes ductos que puedan conducir desde agua hasta gas natural, para ser transportados a través de miles de kilómetros. Para llevar a cabo el transporte de estos fluidos se necesitan bombas, compresores, turbinas y válvulas, o bien aprovechar las pendientes de montañas, montes, etc. Por lo que el estudio de flujo de fluidos es de suma importancia en la carrera de Ingeniería Química. En este tutorial aprenderemos a simular algunos de los equipos que vimos en nuestra clase de Ingeniería de Fluidos y utilizaremos las herramientas de Design Specs y Sensitivity Analysis para estudiar la sensibilidad del funcionamiento del proceso y para alcanzar las especificaciones de diseño del proceso. Tutorial: Tuberías En el apartado "Simulation" existen dos módulos disponibles en Aspen Plus para la simulación de tuberías: "Pipes" and "Pipelines". El módulo de "Pipes" se utiliza para simular un solo segmento de tuberías. Por el otro lado, "Pipelines" es utilizado para simular grandes redes de tuberías, tales como las que encontramos en los procesos de petróleo y gas. Es importante mencionar que el módulo "Pipe" tiene como opción la conexión de accesorios, lo cual permite calcular de una manera práctica la caída de presión que ejercen los accesorios a lo largo de una tubería mediante la consideración de cada accesorio como equivalente a la longitud de un tubo recto. Así permitiendo reducir las pérdidas en las válvulas o accesorios a un denominador en común: una longitud equivalente del tubo de igual rugosidad. Es importante considerar estos accesorios en el simulador, ya que las pérdidas de presión no solo se deben a la viscosidad del fluido y a la fricción contra las paredes de las tuberías como lo hemos visto en la clase de Ingeniería de Fluidos, sino también a los accesorios que representan obstáculos en la tubería, cambiando la dirección de la corriente ya sea de forma total o parcial, cambiando las características del fluido y generando turbulencia y perdida de energía. Existe una limitante para especificar los accesorios como las válvulas, es por esto que estudiaremos más adelante el diseño de válvulas para requerimientos más específicos. Figura 1. Diagrama: corriente de gas Vamos a simular una corriente de gas en una tubería como se muestra en la figura 1. Consideramos una corriente de gas que contiene: 80% Metano, 10% Etano, 5%propano, 3% butano y 2% pentano, en %mol. Primero seleccionamos los componentes correspondientes en la sección de "Properties/ components/ specifications", para este ejercicio utilizaremos la ecuación de estado "Peng-Robinson". Posteriormente nos vamos a la sección "Simulation" y damos click en "Model Palette/ Pressure Changers/ Pipe". Renombramos la tubería como "Pipe" y añadimos las corrientes de entrada y salida de la tubería. Especificamos la corriente de alimentación que cuenta con un flujo de 60 MSCFD a 150°F y 100 psi como se muestra en la figura 1. Para especificar la tubería nos vamos a "Set up/Blocks/ Pipe". En la pestaña de "Pipe Parameters" podemos especificar la geometría de la tubería; sabemos que la corriente pasa a través de una tubería de 100 ft, acero al carbón, con un diámetro nominal de 5 in. Cd. 40, que esta inclinada 10° desde el plano horizontal. En este caso no conocemos el diámetro interior de la tubería, pero Aspen

Calcular las fuerzas normal y tangencial, si el fluido entre las placas es agua.