Diseño y construcción de un sistema hidráulico a nivel laboratorio para su implementación en la Carrera de Química Industrial

Abstract

En el presente proyecto de grado se plantea como principal objetivo desarrollar el diseño y construcción de un sistema hidráulico a nivel laboratorio con la finalidad de implementarlo en la Carrera de Química Industrial, para comprobar de manera práctica algunos fenómenos estudiados previamente en la teoría de mecánica de fluidos integrada con conocimientos sencillos y básicos de instrumentación. Para lograr dicho cometido, se ha realizado la simulación de las pérdidas de carga que producen tuberías rectas de material hierro galvanizado y PVC, así como de diferentes accesorios típicos en una instalación hidráulica en software Microsoft Excel 2015. El diseño y modelado 3D fue realizado en software Sketchup 2019 para graficar de manera visual la disposición y ubicación de los diferentes elementos a instalarse. El sistema hidráulico construido tiene 8 líneas de trabajo, 3 de hierro galvanizado y 5 de material PVC con diferentes diámetros nominales de 1/2", 3/4" y 1”; además de diversos accesorios, de entre los cuales se puede mencionar a los más importantes: válvulas de compuerta, válvulas de globo, válvulas de esfera, válvulas de verificación, codos estándar de 90°, codos de 45°, contracciones súbitas y ampliaciones graduales, entre otros. La medición del caudal de trabajo puede regularse con una válvula de alimentación al sistema de un medidor de caudal cuyo rango es hasta los 10 GPM. La lectura de la caída de presión registrada para determinar la pérdida de carga en todas las pruebas fue con un manómetro de agua – aire construido por estudiantes de la carrera de Química Industrial en la materia de Operaciones Unitarias I. Todo el sistema hidráulico construido e implementado en ambientes de la Carrera de Química Industrial tuvo un costo de 5644,1 Bs (809,77 $ dólares americanos). En cuanto a las practicas realizadas, se determinaron las pérdidas de carga experimentales que producen tuberías de hierro galvanizado y PVC, además de diferentes accesorios como válvulas y elementos de paso en el sistema, llegando a compararlos con los valores teóricos simulados previamente en la etapa del diseño. Se realizó también la redacción de un manual y guía de laboratorio para la operación del sistema hidráulico y ejecución de diferentes experimentos. Hay que resaltar que la guía propuesta es totalmente modificable y puede ser perfeccionada con la adición de otras practicas que se propongan debido a que el sistema es totalmente modular y permite el acoplamiento de otros accesorios o sistemas que se requieran.