TEMA: CONDUCCIÓN DE FLUIDOS UNIVERSIDAD NACIONAL SANTIAGO ANTÚNEZ DE MAYOLO-UNASAM-HZ Escuela profesional de ingeniería industrial TEMA: CONDUCCIÓN DE FLUIDOS

FLUIDO Un fluido es todo cuerpo que tiene la propiedad de fluir, y carece de rigidez y elasticidad, y en consecuencia cede inmediatamente a cualquier fuerza tendente a alterar su forma y adoptando así la forma del recipiente que lo contiene. Los fluidos pueden ser líquidos o gases según la diferente intensidad de las fuerzas de cohesión existentes entre sus moléculas. Características de los fluidos Los fluidos son sustancias capaces de fluir. La posición relativa de sus moléculas puede cambiar continuamente. Todos los fluidos son compresibles en cierto grado.

Características de los líquidos • Forma indefinida. • Volumen fijo. • Toman la forma del recipiente que los contiene. • Muy poco compresibles.   Características de los gases   Forma indefinida Son compresibles Son muy ligeros

La mecánica de fluidos es la parte de la física que estudia los fluidos tanto en reposo como en movimiento, así como de las aplicaciones y mecanismos de ingeniería que utilizan fluidos. La mecánica se divide en la estática de fluidos o hidrostática, que se ocupa de los fluidos en reposo o en equilibrio; y en la dinámica de fluidos o hidrodinámica, que trata de los fluidos en movimiento.

TIPOS DE FLUIDOS FLUIDOS NEWTONIANOS Son los de comportamiento normal, tenemos el agua que tiene poca viscosidad y esta no varía con ninguna fuerza que se le aplica, si le damos un golpe a la superficie del agua esta se deforma como es lógico. A medida que aumenta la temperatura de un fluido líquido disminuye la viscosidad. Esto quiere decir que la viscosidad del líquido es inversamente proporcional al aumento de la temperatura.

FLUIDOS NO NEWTONIANOS Tiene un comportamiento extraño, este tipo de fluidos no cumplen con las leyes de newton, presentan mayor viscosidad las cuales además pueden variar con las tensiones (fuerzas) que se le aplican lo que hace que se comporte como un sólido ante mayor fuerza y como liquido con menos tensión aplicada . Estos fluidos se pueden caracterizar mejor mediante otras propiedades, propiedades que tiene que ver con la relación entre el esfuerzo y los tensores de tensiones bajo diferentes condiciones de flujo, tales como condiciones de esfuerzo cortante oscilatorio. Ejemplo: mezcla de la maicena

PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS Viscosidad. La viscosidad es una propiedad distintiva de los fluidos. Está ligada a la resistencia que opone un fluido a deformarse continuamente cuando se le somete a un esfuerzo de corte. Compresibilidad. La compresibilidad representa la relación entre los cambios de volumen y los cambios de presión a que está sometido un fluido.

Presión de vapor. Los fluidos en fase liquida o gaseosa dependiendo de las condiciones en que se encuentren. Las sustancias puras pueden pasar por las cuatro fases, desde sólido a plasma, según las condiciones de presión y temperatura a que estén sometidas. Tensión superficial. Se ha observado que entre la interface de dos fluidos que no se mezclan se comportan como si fuera una membrana tensa. La tensión superficial es la fuerza que se requiere para mantener en equilibrio una longitud unitaria de esta película.

CIRCULACION DE FLUIDOS Es una operación unitaria que consiste en trasladar fluidos de un lugar determinado a otro continuamente o solo lo necesario, con el fin de utilizarlo ya sea como aditivo, para la limpieza o como combustible que genere energía en el caso del gas propano, para ello tenemos que ver las condiciones de presión y temperatura máxima de trabajo que soportara nuestro conductor: el material seleccionado debe resistir las condiciones máximas de presión y temperatura para la cual se diseña el sistema. Características del fluido conducido: Debe conocerse, con la mayor precisión posible, la naturaleza y características del fluido a transportar como ser: P.H., densidad, cantidad, toxicidad, corrosividad, etc.

Confiabilidad operativa y seguridad: Cuando se transportan fluidos del tipo peligrosos (combustibles, inflamables, tóxicos, etc.) que presentan un riesgo potencial de accidente, deben seleccionarse materiales, juntas, uniones y demás componentes cuyos comportamientos otorguen al sistema la necesaria confiabilidad y seguridad operativas.

CONDUCCIONES Y ACCESORIOS UTILIZADOS EN CIRCULADCION DE FLUIDOS CUNDUCCIONES Son los encargados de trasportar los fluidos por su interior. los tubos que forman las conducciones se fabrican en dimensiones normalizadas y las longitudes pueden variar. Los materiales con los que se fabrican las conducciones son muy diversos: acero inoxidable, hierro forjado, fundición, cobre, plomo, amianto, plástico, cemento, etc. Se utilizaran dependiendo de las propiedades del fluido (denso, corrosivo, viscoso. Etc.) y de la presión y la temperatura a la cual pueden estar sometidos en un proceso.

CONEXIONES Los métodos más usuales para la conexión de tubos son: /) Uniones roscadas.-macho hembra son las usadas en las industrias además son las más indicadas para tuberías de pequeño diámetro. /) Uniones soldadas.- indicada para tuberías que soportan elevadas temperaturas y presión esta normada para tuberías superiores a 2 pulgadas. /) Unión mediante bridas.- indicada para tuberías que han de soportar presiones muy elevadas o para tuberías que se desmontan con frecuencia. Son bridas roscadas a cada sección y unidas entre sí con un sistema tornillo-tuerca.

ACCESORIOS DE LAS CONDUCCIONES Existen accesorios que hacen que el flujo dentro del tubo cambie de dirección, sufra ensanchamiento, ramificaciones, etc. Los más importantes son: Ramificaciones: tes y crucetas Codos.- se tiene en el mercado de diferentes ángulos Tapones ciegos Uniones con tuerca

VALVULAS Sirven para regular o para impedir el paso del fluido a través del conductor (tuberia) contas de las siguientes partes. Clasificación practica de las válvulas. /) De compuerta /) De retención /) Válvulas de corte del flujo de bola

APARATOS PARA IMPULSAR FLUIDOS Cuando un fluido no dispones de suficiente energía para saltar obstáculos como altura, distancia, y otros; hay que comunicársela con aparatos mecánicos adecuados. Existen formas variadas de impulsión de fluidos, por lo que hay también varios tipos de bombas que impulsan fluidos podemos tener por ejemplo: /) Bombas.- generalmente para líquidos /) Ventiladores.- se limita a hacer circular el gas. /) Soplantes.- proporciona a los gases mayor presión. /) Compresores.-impulsa a los gases a presiones superiores.

APLICACIONES DEL FLUJO DE FLUIDOS EN LAS INDUSTRIAS Y ACTIVIDAES ECONOMICAS. INDUSTRIA DEL PETROLE Y GAS NATURAL El manejo de los fluidos en superficie provenientes de un yacimiento de petróleo o gas, requieren de la aplicación de conceptos básicos relacionado con el flujo de fluidos en tuberías en sistemas sencillos y en red de tuberías, el uso de válvulas accesorios y las técnicas necesarias para diseñar y especificar equipos utilizados en operaciones de superficie.

OLEODUCTOS Son conductores que transportar diferentes tipos de petróleo, pesado, ligero y de diferente calidad, en las estaciones de transferencia y refinerías, se conectan con tubos más pequeños llamados poliductos, que transportan el combustible refinado del petróleo, Búnker, Diésel y Gasolina a diferentes lugares del país. El oleoducto Norperuano  Es el oleoducto más largo del Perú. Se construyó para transportar petróleo desde  departamento de Loreto cruzando los Andes hasta la costa en Bayóvar,  departamento de Piura con un total de 1.106 km al oeste. El oleoducto Norperuano tiene una capacidad de 100.000 barriles por hora. La empresa estatal peruana Petroperú es el operador de este oleoducto.

FUNCION Transporta petróleo desde la selva peruana hasta el terminal de Bayovar ubicado en la costa norte del País, de esta manera logramos proveer de mayor cantidad de crudo a las refinerías del país o del extranjero si éste se exporta. Nos brinda la facilidad de disponer del petróleo extraído en la selva norte al transportarlo hasta la costa peruana.

EN LA MINERIA La ventilación en una mina subterránea es el proceso mediante el cual se hace circular por el interior de la misma el aire necesario para asegurar una atmósfera respirable y segura para el desarrollo de los trabajos. La ventilación se realiza estableciendo un circuito para la circulación del aire a través de todas las labores. Para ello es indispensable que la mina tenga dos labores de acceso independientes: dos pozos, dos socavones, un pozo y un socavón, etc.

En las labores que sólo tienen un acceso (por ejemplo, una galería en avance) es necesario ventilar con ayuda de una tubería. La tubería se coloca entre la entrada a la labor y el final de la labor. Esta ventilación se conoce como secundaria, en oposición a la que recorre toda la mina que se conoce como principal.

Es necesario establecer una circulación de aire por las siguientes razones: Es necesario asegurar un contenido mínimo de oxigeno en la atmósfera de la mina para permitir la respiración de las personas que trabajan en su interior. En el interior se desprenden diferentes tipos de gases, según el mineral a explotar y la maquinaria utilizada. Estos gases pueden ser tóxicos, asfixiantes y/o explosivos, por lo que es necesario diluirlos por debajo de los límites legales establecidos en cada país. A medida que aumenta la profundidad de la mina la temperatura aumenta. El promedio del aumento de temperatura medio es de 1º cada 33 m. Adicionalmente, los equipos y máquinas presentes en el interior contribuyen a elevar la temperatura del aire. En este caso la ventilación es necesaria para la climatización de la mina.

Los ventiladores son los responsables del movimiento del aire, tanto en la ventilación principal como en la secundaria. Generalmente los ventiladores principales se colocan en el exterior de la mina, en la superficie. Los tipos de ventiladores utilizados son: Axiales o de hélice Radiales o centrífugos

El mismo tiene tres capas: Mineroducto  El mineroducto es una tubería reforzada que corre bajo el suelo y que es monitoreada en toda su trayectoria. Así, este ducto ha sido diseñado con el uso de la tecnología más avanzada, que incluye una red de fibra óptica entre la mina y Huarmey. Este tubo metálico recubierto transporta concentrados de cobre o zinc desde la Mina (San Marcos) hasta Puerto Punta Lobitos (Huarmey).  El mismo tiene tres capas: Recubierta externa de plástico (Polietileno) Tubo de acero Cubierta interna de plástico grueso (HDPE) Este ducto, tiene un diámetro que no pasa los 25cm y cuenta con 4 estaciones de válvula en el Valle Fortaleza y una estación terminal en Puerto. Este mecanismo está diseñado para proteger el medio ambiente en caso ocurriera algún accidente.  

MINERODUCTO ANTAMINA

EN LA INSDUSTRIA CERVECERA U OTRAS BEBIDAS Las industrias que más aplican lo que es el flujo de fluidos es la industria de todo tipo de bebidas, porque trabajan con el agua, algunos gases a los cuales les van agregando insumos propios de cada bebida. En el caso de la industria cervecera lo que se logra en primer lugar es el mosto que es un líquido con aglomerantes (cebada, lúpulo y otros), y que va pasando de recipiente en recipiente ahí donde apreciamos el flujo de fluidos que se realiza con conducciones de acero inoxidable; se pasa a un recipiente donde el mosto se va enfriar a temperatura adecuada para luego añadir levadura luego se filtra la cerveza a temperatura -1.5ºC a través de filtros con ayudas filtrantes lo cual ayuda separar los materiales insolubles.

En la industria de todo tipo de bebidas los procesos son continuos, por tanto el fluido va estar en constante movimiento, a los cuales se le va ir añadiendo insumos que completen el producto.