Este documento describe una práctica de laboratorio sobre válvulas, reducciones y ensanchamientos realizada por estudiantes de Ingeniería Química. La práctica busca medir flujo y presión a través de diferentes tipos de válvulas y accesorios hidráulicos conectados a una mesa hidrodinámica. Se describen brevemente válvulas de bola, de asiento, de diafragma e inclinadas. La práctica involucra la toma de mediciones de flujo y diferencial de presión al variar

1. INSTITUTO TECNOLÓGICO DE MEXICALI
Carrera:
Ingeniería Química
MATERIA:
Laboratorio Integral I
Nombre de Práctica:
Válvulas, reducción, ensanchamiento, filtros.
Alumnos:
JAVIER CASAS SOSA
HEBER GALLEGOS
Profesor:
Norman Edilberto Rivera Pazos

2. INDICE
LABORATORIO INTEGRAL
1_OBJETIVO……………………………………………… 3
2_INTRODUCCION……………………………………...4
3_EL EQUIPO Y MATERIAL…………………………… 3
4_MODELO MATEMATICO…………………………….. 8
5_VARIABLES Y PARAMETROS………………………. 8
6_HOJA DE DATOS………………………………………. 10
7_DESARROLLO DE LA PRÁCTICA…………………… 8
8_GRAFICAS………………………………………………. 11
9_CONCLUSIONES……………………………………….. 12
10_REFERENCIAS………………………………………… 13

3. 1. OBJETIVO
Verificar físicamente el comportamiento de diferentes válvulas, filtros,
reducciones, ensanchamientos. Obtener mediciones de flujo, presión para hacer
comparaciones entre ellas.
MATERIAL Y EQUIPO.
Mesa hidrodinámica (hydrodynamics trainer with pc-data acquisition – Gunt Hamburg HM112)

4. VALVULAS
INTRODUCCIÓN
Una válvula se puede definir como un aparato mecánico con el cual se puede
iniciar, detener o regular la circulación (paso) de líquidos o gases mediante una
pieza movible que abre, cierra u obstruye en forma parcial uno o más orificios o
conductos.
Las válvulas son unos de los instrumentos de control más esenciales en la
industria. Debido a su diseño y materiales, las válvulas pueden abrir y cerrar,
conectar y desconectar, regular, modular o aislar una enorme serie de líquidos y
gases, desde los más simples hasta los más corrosivos o tóxicos. Sus tamaños van
desde una fracción de pulgada hasta 30 ft (9 m) o más de diámetro. Pueden
trabajar con presiones que van desde el vació hasta mas de 20000 lb/in² (140
Mpa) y temperaturas desde las criogénicas hasta 1500 °F (815 °C). En algunas
instalaciones se requiere un sellado absoluto; en otras, las fugas o
escurrimientos no tienen importancia.
Existen dos grandes grupos de válvulas:
- Las de corte de flujo en donde sus dos posiciones extremas (totalmente
abiertas y totalmente cerradas) es su función principal.
- Válvulas de regulación en donde su función principal es poder regular el flujo
de acuerdo con las necesidades del proceso.
Válvula de bola
La válvula de bola, conocida también como de "esfera", es un mecanismo que
sirve para regular el flujo de un fluido canalizado y se caracteriza porque el
mecanismo regulador situado en el interior tiene forma de esfera perforada. Se
abre mediante el giro del eje unido a la esfera o bola perforada, de tal forma
que permite el paso del fluido cuando está alineada la perforación con la
entrada y la salida de la válvula. Cuando la válvula está cerrada, el agujero
estará perpendicular a la entrada y a la salida. La posición de la maneta de
actuación indica el estado de la válvula (abierta o cerrada).

5. Este tipo de válvulas no ofrecen una regulación tan precisa como la de una
válvula de globo pero se puede utilizar para este fin en ocasiones puntuales.
Las válvulas de bola manuales pueden ser cerradas rápidamente, lo que puede
producir un golpe de ariete. Por ello y para evitar la acción humana pueden
estar equipadas con un actuador ya sea neumático, hidráulico o motorizado.
Atendiendo al número de conexiones que posee la válvula, puede ser de dos o
tres vías.
Las válvulas con cuerpo de una sola pieza son siempre de pequeña dimensión y
paso reducido. Este tipo de construcción hace que la válvula tenga un precio
reducido. Las válvulas con cuerpo de dos piezas suelen ser de paso estándar.
Este tipo de construcción permite su reparación. Las válvulas de tres piezas
permiten desmontar fácilmente la bola, el asiento o el vástago ya que están
situados en la pieza central. Esto facilita la limpieza de sedimentos y remplazo
de partes deterioradas sin tener que desmontar los elementos que conectan con
la válvula.
El uso de la válvula está limitada por la resistencia a temperatura y presión del
material del asiento, metálico o plástico. Las aplicaciones más frecuentes de la
válvula de bola son de abertura/cierre. No son recomendables usarlas en
servicios de parcialmente abiertas por un largo tiempo bajo condiciones de alta
caída de presión a través de la válvula, ya que los asientos blandos pueden
tener tendencia a salir de su sitio y obstruir el movimiento de la bola. Se
emplean en vapor, agua, aceite, gas, aire, fluidos corrosivos, pastas aguadas y
materiales pulverizados secos. No se emplea en o fluidos fibrosos o con
contenido de abrasivos pueden dañar la superficie de la bola y asiento.

6. Válvula de asiento
Las válvulas de asiento, también llamadas de globo (debido a la forma esférica
de los primeros modelos utilizados) En una válvula de asiento, el fluido circulan
a través de una pequeña abertura y cambia varias veces de dirección.
El obturador tiene un movimiento lineal. La mayoría de los vástagos son
roscados, permitiendo su avance mediante múltiples giros, como en las
actuadas de forma manual con volante. Las válvulas de globo automatizadas
pueden tener vástagos sin rosca, y el desplazamiento lineal viene directamente
proporcionado por el actuador.
La válvula de globo es muy utilizada en la regulación de fluidos para controlar
la. La geometría del obturador caracteriza la curva de regulación, siendo lineal
para obturadores parabólicos.
Son de uso frecuente gracias a su poca fricción y pueden controlar el fluido con
la estrangulación al grado deseado. El cierre puede ser metal-metal lo cual
permite su uso en condiciones críticas.
Las pérdidas de carga son importantes.
El movimiento lineal del eje es más corto que en las válvulas de compuerta, lo
que ahorra tiempo y desgaste. Aún así, las válvulas de globo de grandes
tamaños requieren de grandes actuadores.
El ensamblaje de la válvula de globo permite su reparación sin tener de
desmontarla de la instalación.

7. Válvula de asiento inclinado
Válvula de diafragma
Las válvulas de diafragma se utilizan para el corte y estrangulación de líquidos
que pueden llevar una gran cantidad de sólidos en suspensión.
En las válvulas de diafragma se aísla el fluido de las partes del mecanismo de
operación. Esto las hace idóneas en servicios corrosivos o viscosos, ya que evita
cualquier contaminación hacia o del exterior. La estanqueidad se consigue
mediante una membrana flexible, generalmente de elastómero, pudiendo ser
reforzada con algún metal, que se tensa por el efecto de un eje-punzón de
movimiento lineal, hasta hacer contacto con el cuerpo, que hace de asiento.
Las aplicaciones de este tipo de válvula son principalmente para presiones
bajas y pastas aguadas que a la mayoría de los demás equipos los corroerían y
obstruirían. Son de rápida abertura.

8. Válvula de diafragma
MODELO MATEMATICO
No aplica
DISEÑO DE LA PRÁCTICA
A. Conectar las mangueras a la mesa hidrodinámica el tubo ubicado en la
parte más posterior de la mesa, asegurándose de que estén bien
colocadas, evitando así la salida de flujo.
B. Conectar primero la válvula de bola en la sección entre las roscas de
conexión.
C. Conectar las mangueritas para medir el diferencial de presión en los
puertos de medición.
D. Encender la mesa hidrodinámica para iniciar con la purga, y abrir la
válvula para asegurase que no quede nada de aire dentro de las
mangueras, con la finalidad de que no altere la lectura de la diferencia
de presión.
E. Una vez purgadas las mangueras se desconectan las mangueritas de los
puertos, para poder calibrar y verificar a cero el medidor de flujo.
F. Volver a conectar las mangueritas en los puertos y abrir más o menos 3
vueltas cada valvulita de los puertos de medición de presión.

9. G. Abrir la válvula de la mesa hidrodinámica completamente, así como la
válvula de bola y empezar la toma de las medidas de flujo y diferencial
de presión desde abertura total hasta diferentes ángulos de cierre.
H. Hacer lo mismo para la válvula de diafragma y de asiento inclinado.
VARIABLES Y PARÁMETROS
• Flujo del agua en l/min
• Se realizaran al menos 10 mediciones de flujo a diferentes gastos de la y
se anotaran en la tabla de Excel.

10. HOJA DE DATOS
densidad del agua a 998.59 kg/m³ 0,998596
21°c=
Viscosidad cinematica del agua a 1.00E-06 m²/s
21°c=
accesorios
perdida por friccion
tubo Q L/min Q (m³/s) ∆p ( mbar) ∆p(Pa) L(m) D (m) A m²
20.8 0.000347 47.8 4780 1 0.0146 0.000167
18.8 0.000313 37.5 3750 1 0.0146 0.000167
16.4 0.000273 26.8 2680 1 0.0146 0.000167
3.00E-07 14.3 0.000238 19 1900 1 0.0146 0.000167
reduccion 12.3 0.000205 12.8 1280 1 0.0146 0.000167
10.3 0.000172 7.5 750 1 0.0146 0.000167
8 0.000133 3 300 1 0.0146 0.000167
6.5 0.000108 0.7 70 1 0.0146 0.000167
21.9 0.000365 12.6 1260 1 0.0146 0.000167
ensancham. 19.8 0.000330 9 900 1 0.0146 0.000167
17.5 0.000292 6 600 1 0.0146 0.000167
15.5 0.000258 3.6 360 1 0.0146 0.000167
13.5 0.000225 1.3 130 1 0.0146 0.000167
21.2 0.000353 22.7 2270 1 0.0146 0.000167
Codo 90 19.4 0.000323 17.6 1760 1 0.0146 0.000167
17 0.000283 12.3 1230 1 0.0146 0.000167
15.7 0.000262 9.8 980 1 0.0146 0.000167
13.1 0.000218 5 500 1 0.0146 0.000167
11.3 0.000188 2.7 270 1 0.0146 0.000167
9.3 0.000155 0.6 60 1 0.0146 0.000167
21.3 0.000355 29.9 2990 1 0.0146 0.000167
codo curvo 19.3 0.000322 23.3 2330 1 0.0146 0.000167
17.6 0.000293 18.8 1880 1 0.0146 0.000167
15.1 0.000252 11.9 1190 1 0.0146 0.000167
13.3 0.000222 7.3 730 1 0.0146 0.000167
11.8 0.000197 5 500 1 0.0146 0.000167
9.6 0.000160 1.7 170 1 0.0146 0.000167
21.5 0.000358 19.3 1930 1 0.0146 0.000167
valvula bola 20.6 0.000343 51.2 5120 1 0.0146 0.000167
19.5 0.000325 92.8 9280 1 0.0146 0.000167
18.4 0.000307 131.8 13180 1 0.0146 0.000167
17.4 0.000290 162.7 16270 1 0.0146 0.000167
16.4 0.000273 196.5 19650 1 0.0146 0.000167
20 0.000333 16.7 1670 1 0.0146 0.000167

11. valvula de 19 0.000317 39.7 3970 1 0.0146 0.000167
aciento 18 0.000300 59.4 5940 1 0.0146 0.000167
inclinado 17 0.000283 78.6 7860 1 0.0146 0.000167
16 0.000267 94.5 9450 1 0.0146 0.000167
15 0.000250 105.6 10560 1 0.0146 0.000167
14 0.000233 119.9 11990 1 0.0146 0.000167
13 0.000217 132.2 13220 1 0.0146 0.000167
12 0.000200 144.7 14470 1 0.0146 0.000167
11 0.000183 170.1 17010 1 0.0146 0.000167
20 0.000333 48.3 4830 1 0.0146 0.000167
valvula de 19 0.000317 78.1 7810 1 0.0146 0.000167
diafracma 18 0.000300 109.2 10920 1 0.0146 0.000167
17 0.000283 137.5 13750 1 0.0146 0.000167
16 0.000267 161.4 16140 1 0.0146 0.000167
15 0.000250 185.3 18530 1 0.0146 0.000167
17.7 0.000295 83.5 8350 1 0.0146 0.000167
filtros 18.3 0.000305 62.6 6260 1 0.0146 0.000167
rosca de 90 18.7 0.000312 49.8 4980 1 0.0146 0.000167
19 0.000317 42 4200 1 0.0146 0.000167
19.3 0.000322 31.2 3120 1 0.0146 0.000167
19.5 0.000325 24.3 2430 1 0.0146 0.000167
19.7 0.000328 17.4 1740 1 0.0146 0.000167

12. f
V (m/s) Re D/Є D2(m) experimental V2(M/S) HL Hl (teoria)
2.070692 30111.6545 48666.6667 0.0170 0.032598 1.52729646 0.58838243 0.4872579
1.871587 27216.3031 48666.6667 0.0170 0.031305 1.38044103 0.46482765 0.382263
1.632661 23741.8815 48666.6667 0.0170 0.029399 1.20421452 0.33596691 0.27319062
1.423601 20701.7625 48666.6667 0.0170 0.027414 1.05001632 0.24136621 0.19367992
1.224496 17806.4111 48666.6667 0.0170 0.024963 0.90316089 0.16572058 0.1304791
1.025391 14911.0597 48666.6667 0.0170 0.020858 0.75630546 0.10111966 0.0764526
0.796420 11581.4056 48666.6667 0.0170 0.013830 0.58742172 0.0454147 0.03058104
0.647091 9409.89204 48666.6667 0.0170 0.004888 0.47728014 0.0168886 0.00713558
2.180200 31704.0978 48666.6667 0.0170 0.016590 1.60806694 0.01836064 0.12844037
1.971139 28663.9788 48666.6667 0.0170 0.014497 1.45386874 0.0017223 0.09174312
1.742169 25334.3247 48666.6667 0.0170 0.012372 1.284985 -0.0091913 0.06116208
1.543064 22438.9733 48666.6667 0.0170 0.009463 1.13812957 -0.01852841 0.03669725
1.343959 19543.6219 48666.6667 0.0170 0.004505 0.99127414 -0.02868571 0.01325178
2.110513 3.07E+04 48666.6667 0.014902 0.23139653 0.23195972
1.931318 2.81E+04 48666.6667 0.013798 0.17940877 0.17984542
1.692392 2.46E+04 48666.6667 0.012557 0.12538226 0.12568742
1.562974 2.27E+04 48666.6667 0.011731 0.09989806 0.1001412
1.304138 1.90E+04 48666.6667 0.008596 0.0509684 0.05109245
1.124943 1.64E+04 48666.6667 0.006239 0.02752294 0.02758992
0.925838 1.35E+04 48666.6667 0.002047 0.00611621 0.00613109
2.120468 30835.4924 48666.6667 0.019445 0.30479103 0.30553284
1.921363 27940.141 48666.6667 0.018456 0.23751274 0.23809081
1.752124 25479.0923 48666.6667 0.017907 0.19164118 0.19210761
1.503243 21859.903 48666.6667 0.015399 0.12130479 0.12160003
1.324048 19254.0868 48666.6667 0.012176 0.07441386 0.07459497
1.174719 17082.5732 48666.6667 0.010595 0.0509684 0.05109245
0.955704 13897.6867 48666.6667 0.005442 0.01732926 0.01737143
2.140379 31125.0275 48666.6667 0.012319 0.80556631 0.19721685
2.050781 29822.1194 48666.6667 0.035598 0.73953514 0.52318667
1.941274 28229.6761 48666.6667 0.072006 0.66266433 0.94827584
1.831766 26637.2328 48666.6667 0.114861 0.59001088 1.34679694
1.732213 25189.5572 48666.6667 0.158555 0.52762197 1.66254827
1.632661 23741.8815 48666.6667 0.215559 0.46871847 2.00793323
1.991050 28953.514 48666.6667 0.012318 0.46472187 0.17064878
1.891497 27505.8383 48666.6667 0.032447 0.41941148 0.40567404
1.791945 26058.1626 48666.6667 0.054092 0.37642471 0.60697829
1.692392 24610.4869 48666.6667 0.080245 0.33576155 0.80317329
1.592840 23162.8112 48666.6667 0.108914 0.29742199 0.96564728
1.493287 21715.1355 48666.6667 0.138475 0.26140605 1.07907251
1.393735 20267.4598 48666.6667 0.180491 0.22771371 1.22519692
1.294182 18819.7841 48666.6667 0.230800 0.19634499 1.35088434
1.194630 17372.1084 48666.6667 0.296481 0.16729987 1.47861546

13. 1.095077 15924.4327 48666.6667 0.414773 0.14057836 1.7381651
1.991050 28953.514 48666.6667 0.035627 0.46472187 0.49355305
1.891497 27505.8383 48666.6667 0.063832 0.41941148 0.79806405
1.791945 26058.1626 48666.6667 0.099442 0.37642471 1.11585908
1.692392 24610.4869 48666.6667 0.140377 0.33576155 1.40504233
1.592840 23162.8112 48666.6667 0.186018 0.29742199 1.64926424
1.493287 21715.1355 48666.6667 0.242988 0.26140605 1.89348614
1.762079 25623.8599 48666.6667 0.078638 0.00015825 0.85324389
1.821811 26492.4653 48666.6667 0.055152 0.00016916 0.63967746
1.861632 27071.5356 48666.6667 0.042018 0.00017664 0.50888079
1.891497 27505.8383 48666.6667 0.034327 0.00018235 0.42917657
1.921363 27940.141 48666.6667 0.024713 0.00018816 0.31881688
1.941274 28229.6761 48666.6667 0.018855 0.00019208 0.2483093
1.961184 28519.2113 48666.6667 0.013228 0.00019604 0.17780172
A2(m^2)
0.000227
0.000227
0.000227
0.000227
0.000227
0.000227
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0.000227
0.000227
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0.000227
0.000227

14. GRAFICAS

17. CONCLUSIONES
En el caso de la reducción y el ensanchamiento, los valores de pérdidas de fricción
teórico y practico sea semejan en la dirección que llevan, la diferencia que hay entre
ellos es por los errores lógicos.
En el caso de las válvulas, aunque fueron diseñadas para medir un flujo, en el caso de
la válvula bola la medición no es muy exacta a diferencia de la válvula de asiento
inclinado o incluso la de diafragma, e ahí la tendencia de sus curvas.
Para el caso de los codos como se puede mostrar en la grafica perdida por fricción
teórico y práctico son casi iguales, esto se debe a el tipo de material del codo.