informe 4 termica

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ENERGÍA

“ING. TÉRMICA E HIDRÁULICA EXPERIMENTAL”

TEMA: PERDIDAS EN TUBERIAS Y VALVULAS

Docente:

Ing. Hernán Pinto Espinoza

Escuela:

Ingeniería Mecánica

Integrantes:

- Yanac Durand, Lucas Andres

BELLAVISTA – CALLAO

2017

1317220179

1. INTRODUCCION En el Análisis y Diseño de las instalaciones hidráulicas es necesario conocer las expresiones que relacionan el aumento o disminución de energía hidráulica (Bernoulli) que sufre el fluido al atravesar el elemento o componente con el caudal. Es muy habitual designar a las pérdidas de energía hidráulica que sufre el fluido como Pérdidas de Carga, siendo éstas debidas a la fricción entre fluido y las paredes sólidas o también por la fuerte disipación de energía hidráulica que se produce cuando el flujo se ve perturbado por un cambio en su dirección, sentido o área de paso debido a la presencia de componentes tales como adaptadores, codos y curvas, válvulas u otros accesorios. De manera resumida consta en lo siguiente: A medida que un fluido fluye por un conducto, tubo o algún otro dispositivo, ocurren pérdidas de energía expresados como perdidas de altura debido a la fricción o accesorios; dichas energías traen como resultado una disminución dela presión entre dos puntos del sistema de flujo o caída de altura por contracción o ganancia de altura por expansión.

2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Debido a la gran importancia y aplicación que tiene el uso de las tuberías de distintos materiales como de los accesorios que se usan en ella, tanto doméstico como industrial, es de suma importancia comprender y analizar detalladamente su funcionamiento. 3. OBJETIVOS 3.1. OBJETIVOS GENERALES 

Determinar en forma experimental los coeficientes de pérdidas para diferentes tipos de accesorios a lo largo de una tubería.

3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS  

Comparar los valores teóricos con experimentales Comprender el uso de una válvula de compuerta en distintas posiciones.

4. METODOLOGIA Se procederá a abrir las diferentes válvulas para hacer correr el fluido por la tubería que estudiaremos y tomar las diferentes medidas, luego usar la válvula en diferentes posiciones y tomar medidas de caudal y tiempo igual en ambos casos. 4.1. PROCEDIMIENTO     

Obtener mediante la experiencia y a 5 diferentes regulaciones de caudal datos de tiempo en la tubería primeria a utilizar, tomar datos necesarios. Obtener mediante la experiencia y a 3 diferentes posiciones de la válvula de compuerta tomas de tiempo y caudal. Determinar coeficientes de pérdidas por carga en la tubería y por accesorios (válvula de compuerta). Comparar los datos teóricos con los experimentales. Interpretar los resultados obtenidos.

4.2. TABLA DE DATOS 

Datos en Tubería de Hierro Galvanizado ¾ pulg. Sch 40 Diámetro interior (según tablas): 20.96 mm Rugosidad: 0.00015m Longitud: 2.31 m

1 2 3 4 5



∆H(mm) 52 93 140 175 275

Caudal ( mL ) 1960 1920 1920 1980 1840

Tiempo (seg) 20.72 15.81 12.76 10.88 8.78

Datos en Tubería con accesorio (válvula de compuerta) para tubería de hierro galvanizado de 1 pulg. Sch 40 Diámetro interior (según tablas): 26.64 mm POSICION A: 2 vueltas

1 2 3 4

∆H(mmHg) 53 50 48 29

Caudal (mL) 1840 1900 1880 1900

Tiempo (seg) 7.56 7.90 7.91 10.82

POSICION B: 4 vueltas

1 2 3 4

∆H(mmHg) 17 15 12 8

Caudal (mL) 1920 1960 1920 1960

Tiempo (seg) 6.69 7.60 8.07 11.40

Caudal (mL) 1920 1920 1880 1860

Tiempo (seg) 6.47 7.16 9.72 27.06

POSICION C: 6 vueltas

1 2 3 4

∆H(mmHg) 9 7.5 6 4

5. MATERIALES Y METODOS 5.1. ESQUEMA

Columnas de H2O y Hg

Tuberias usadas

Válvula de compuerta Regulador de Caudal Reservorio

5.2. ANALISIS Y METODOLOGIA DE LOS CALCULOS 

Para la primera experiencia de pérdidas en la tubería usaremos las siguientes formulas usando volúmenes cada cierta cantidad de tiempo:



∆ =  

---------> De donde

  =

∆ 

Dónde:

 ̇  = /    =  ̇  4    = 2.31  Ƴ = 0.00000115 2  ( )   ′ =  , 

Para la segunda experiencia sobre perdidas en tuberías con accesorios tomaremos nuevamente datos de caudales en un tiempo determinado para 3 posiciones de la válvula de compuerta , usaremos las siguientes formulas:

∆ =  



-------------------> De donde

=

∆ 

Dónde:

 ̇  = / 5.3. TABULACION DE RESULTADOS 

∆H(m) 0.052 0.093 0.14 0.175 0.275

Resultados perdidas en la tubería

Vol (m3) 0.00196 0.00192 0.00192 0.00198 0.00184

t(seg) 20.72 15.81 12.76 10.88 8.78

 ̇ (m /s) 3

9.45946E-05 0.000121442 0.00015047 0.000181985 0.000209567

Vel(m/s) 0.27429261 0.35214145 0.43631319 0.52769634 0.60767461

Re 4999.28096 6418.16065 7952.28212 9617.83937 11075.5304

f' 0.04585749 0.04380347 0.04230046 0.04114308 0.04038023

f 0.12304201 0.13351405 0.1309211 0.1118789 0.13257719

Re vs f' 0.047

f'

0.046

0.04585749

0.045 0.044

0.043803473

0.043 0.042300455

0.042

0.041143084

0.041

0.040380228

0.04 0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

Re Grafico Teórico Re vs f’

Re vs f  0.14 0.135

0.133514047 0.130921103

0.13 f  0.125

0.132577189

0.123042014

0.12 0.115 0.1118789

0.11 0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

Re

Grafico Experimental Re vs f 

Resultados perdidas en el accesorio(válvula de compuerta) 

POSICION “A”

∆H(mmHg) ∆H(mH2O) Vol (m3) 53 0.7208 0.00184 50 0.68 0.0019 48 0.6528 0.00188 29 0.3944 0.0019

t(seg) 7.56 7.9 7.91 10.82

(m^3/s) 0.00024339 0.00024051 0.00023767 0.0001756

Vel(m/s) Re K 0.43665426 20.8695749 74.1717235 0.43148747 20.6226317 71.6591316 0.42640574 20.3797542 70.4422245 0.31504168 15.0571895 77.9650342

Re vs K :POSICION A 79 78 77 76 75 K 74 73 72 71 70 69

77.96503419

74.17172351 71.65913165 70.44222448 0

5

10

15

20

25

Re

Grafico experimental Re vs K



POSICION “B”

∆H(mmHg) ∆H(mH2O) Vol (m3) 17 0.2312 0.00192 15 0.204 0.00196 12 0.1632 0.00192 8 0.1088 0.00196

t(seg) 6.69 7.6 8.07 11.4

Ů(m^3/s) 0.000287 0.00025789 0.00023792 0.00017193

Vel(m/s) 0.51489276 0.46268365 0.42684419 0.30845577

Re 24.6089275 22.1136308 20.4007094 14.7424205

K 17.1101279 18.6965234 17.5743963 22.4358281

Re vs K:POSICION B 25 20 15        K

10 5 0 0

5

10

15

20

Re

Grafico Experimental Re vs K

25

30



POSICION “C”

∆H(mmHg) ∆H(mH2O) Vol (m3) 9 0.1224 0.00192 7.5 0.102 0.00192 6 0.0816 0.00188 4 0.0544 0.00186

t(seg) 6.47 7.16 9.72 27.06

Vel(m/s) Re K (m^3/s) 0.00029675 0.53240071 25.4457071 8.47233597 0.00026816 0.48109394 22.993537 8.6464813 0.00019342 0.34700303 16.5847588 13.2960499 6.8736E-05 0.1233181 5.89389952 70.1849902

Re vs K:POSICION C 80 70 60 50 K 40

30 20 10 0 0

5

10

15

20

25

30

Re

Grafico Experimental Re vs K

6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 







Las pérdidas por fricción debido a la rugosidad de las paredes de la tubería en contacto con el fluido definitivamente deben tomarse en cuenta en el diseño de una instalación de tuberías. Debido al análisis en la válvula de compuerta se puede advertir que la perdida en un accesorio es considerable y depende primordialmente de la geometría de los mismos a pesar de que estos no ocupen relativo gran espacio. Al diseñar instalaciones se debe restringir su uso a lo necesario. En este ensayo logramos encontrar los datos experimentales y teóricos que al compararlos notamos gran diferencia en la tubería sin accesorios esto se debe a una falla al momento de tomar datos como a una falla en el sistemas de tuberías. Se recomienda tener un buen uso al momento de tomar volúmenes en la probeta ya que esto influye mucho en el momento de sacar los datos experimentales.

7. REFERENCIAS  

Facultad de Ciencias e Ingeniería  – Sección de Ingeniería Mecánica  – Perdidas de Carga en Tuberías – Informe. Laboratorio de Mecánica de Fluidos  – Universidad de Navarra Escuela Superior de Ingenieros-Perdidas de carga en los componentes de las Instalaciones Hidráulicas.

8. APENDICES Y ANEXOS 8.1. TABLA DE TUBERIAS DE HIERRO GALVANIZADO SCH 40