Diseño de un módulo automatizado para el análisis de caída de presión en un banco de tuberias

Abstract

La caída de presión en un sistema de tuberías de cualquier fluido empleado se presenta continuamente en las grandes industrias, en consecuencia, de la fricción del fluido con la tubería, accesorios y dispositivos (válvulas, derivaciones, codos, cambios de dirección, etc.). Esto conlleva a clasificarlo en pérdidas primarias, pérdidas secundarias y la altura dinámica total la cual es la suma de altura estática a vencer y las pérdidas de carga del sistema. Se diseñó y construyó el módulo de banco de tuberías con el propósito de resolver problemas prácticos sobre la caída de presión, el enfoque esta direccionado en las propiedades del fluido (agua), tuberías, selección de bombas e instrumentos de medición (Transmisores de presión y Sensor de flujo). El diseño del módulo de banco de tuberías con bombas centrífugas tiene dos tipos de configuración; en serie y paralelo. A demás se configuró cuatro distintas trayectorias diferenciándose el diámetro y material de las tuberías y accesorios. Así mismo se realizó los cálculos teóricos de caída de presión en el software EES (Engineering Equation Solver), el cual presenta una interfaz donde al usuario le permite interactuar con las distintas configuraciones del sistema y conocer las pérdidas secundarias, primarias y las alturas dinámicas totales por trayectoria con la finalidad de conocer el punto de operación del sistema. Adicionalmente se corroboró los resultados teóricos con programa Excel. Se elaboró la interfaz en el software LabVIEW la cual analiza y muestra el comportamiento de la caída de presión por cada trayectoria del módulo de banco de tuberías. La comunicación entre los transmisores de presión (señal analógica) y sensor de flujo (señal digital) con la interfaz es por intermedio del Arduino “MEGA”. Como resultado y comparación entre nuestros cálculos teóricos (EES) y datos experimentales (LabVIEW) se obtuvieron las alturas dinámicas totales de cada trayectoria en serie; TDH de la trayectoria 1 es 17.75 [m], TDH de la trayectoria 2 es 29.74 [m], TDH de la trayectoria 3 es 29.22 [m], TDH de la trayectoria 4 es 65.70 [m] y en paralelo; TDH de la trayectoria 1 es 20.17 [m], TDH de la trayectoria 2 es 32.20 [m], TDH de la trayectoria 3 es 31.68 [m], TDH de la trayectoria 4 es 68.16 [m].