U n i ve verr si dad N acion al de I ngeni er ía Recinto Re cinto Un iver iver sitar io Pe Pedro dro Ar auz Palacios Palacios F acul tad de Tecnologí Tecnol ogí a de la Constr C onstrucci ucci ón (UNI-RUPAP-FTC)
Practica de Laboratorio Laboratorio de hidráulica hidráulica
Practica #8 Contenido
Perr didas de carga l ocales Pe Reali Reali zado por: Carnet
Bernabé de Jesús Carballo Hernández Carlos Benito Bravo Benavidez Elvis Moisés Medina Rivera Luis Fernando Chamorro Acevedo
2010-33169 2010-33845 2009-30137 2010-33302
Gr upo de Prácti ca:
IC-33D-1
Pr of esor esor de Teorí Teor ía:
Ing. Miguel Blanco
Pr ofesor ofesor de Practica: Pr actica:
Ing. Noé Hernández Duran F echa de r eali eali zación : 25 de Junio de 2012 F echa echa de entr ega : 02 de julio de 2012
1
Índice 1. Introducción.............................................................................................................................3
2. Objetivos.....................................................................................................................3 3. Equipos.......................................................................................................................3 4. Generalidades..............................................................................................................4 5. Procedimiento experimental..........................................................................................6 6. Tabla de recolección de datos.......................................................................................7 7. Procedimiento de cálculo...............................................................................................8 8. Tabla de representación de los resultados.....................................................................13 9. Cuestionario...............................................................................................................15 10. Conclusiones............................................................................................................30 11. Recomendaciones.....................................................................................................30 12. Bibliografía...............................................................................................................30 30
2
1. Introducción Para la practica numero 8 donde se determinaran las perdidas de cargas locales, se utilizará un conjunto de dispositivos que conforman un sistema en el cual se generan perdidas al circular el fluido a través de la tubería y accesorios de sistema. Después de escuchar la descripción del equipo por parte del profesor de practica se realizara el ensayo en dos partes, una donde se involucran accesorios como codos de 90 o tanto largo como medios, tuberías que presentan ensanchamiento y contracciones, junto con válvulas en las que se registraran valores de presiones, medidas en bares, para las que se obtendrán las perdidas en dichas válvulas, ya que es preciso obtener las perdidas de cada accesorio del sistema a partir de ciertas lecturas piezométricas tomadas en la entrada y salida de cada dispositivo con el fin de conseguir la perdida generada por cada accesorio. En el ensayo habrá que determinar los caudales utilizando el método volumétrico, para conocer los valores de las velocidades del fluido a través de lo distintos accesorios y con ello será posible encontrar la energía en el accesorio con la cual podremos finalmente encontrar el coeficiente de perdida de cada accesorio. En las aplicaciones donde se involucran diversas uniones, válvulas, codos, ramificaciones en T, entradas, salidas, ensanchamientos y contracciones, a través de los cuales circulara un fluido hay que tener en cuenta que en cada uno de estos accesorios se producirán perdidas debido a que interrumpen el flujo del fluido a través de las tuberías. Dentro de la parte final del ensayo se determinara otras pérdidas generadas por otros accesorios, para los cuales se empleara el mismo procedimiento en la obtención del coeficiente de pérdida correspondiente a cada dispositivo del sistema.
2. Objetivos Aplicar el conocimiento adquirido en la clase teórica a la práctica. Determinar experimentalmente las perdidas que se producen en los accesorios. Determinar experimentalmente las constantes de perdidas K L comportamiento con la variación de caudal.
para cada accesorio y analizar su
Analizar si nuestros resultados obtenidos fueron precisos al realizar le calculo respectivo.
3. Equipos
Banco hidráulico. Equipo de pérdidas de cargas locales FME05. Nivel de mano. Cronómetro. Termómetro. Desatornillador. Agua.
3
4. Generalidades Además de las pérdidas de carga continuas o por rozamiento, vimos que en las conducciones se produce otro tipo de pérdidas debido a fenómenos de turbulencia que se originan al paso de líquidos por puntos singulares de las tuberías, como cambios de dirección, codos, juntas, derivaciones, etc., y que se conocen como pérdidas de carga accidentales, localizadas o singulares (hL, hs), que sumadas a las pérdidas de carga continuas (hC) dan las pérdidas de carga totales (hT).Las pérdidas locales corresponden a aquellos puntos o tramos donde el flujo sufre perturbaciones de velocidad por cambios de direcciones o variación de sus valores absolutos.Estas pérdidas dinámicas, aunque se producen en toda la longitud de un conducto, a efectos prácticos se suponen localizadas en las zonas que afectan al cambio en la velocidad que se ha mencionado, lo que facilita el cálculo de las mismas. Este cálculo es válido, siempre que se considere que las pérdidas de carga por rozamiento afectan a tramos rectos suficientemente largos (longitudes mayores que 6 diámetros equivalentes). Si el tramo recto entre dos uniones que supongan pérdidas de carga locales, es inferior a esta cantidad, las configuraciones de la corriente no permiten este tipo de cálculo. Dichas pérdidas de cargas locales o aisladas tienen un valor, cada una de ellas, que dependerá del tipo de obstáculo, del diámetro del tubo y de la velocidad del agua. Son valores muy variables para cada una, pues dependerá también, del estado del mecanismo o accesorios de que se trate, de la abertura en el caso de las válvulas, etc. Normalmente se expresan, dichas resistencias, en valores absolutos, (kg/cm² o metros de columna de agua), o en valores equivalentes de metros de tubería de igual diámetro. Normalmente, las pérdidas de carga continuas son más importantes que las singulares, pudiendo éstas despreciarse cuando supongan menos del 5% de las totales, y en la práctica, cuando la longitud entre singularidades sea mayor de mil veces el diámetro interior de la tubería. Salvo casos excepcionales, las pérdidas de carga localizadas sólo se pueden determinar de forma experimental, y puesto que son debidas a una disipación de energía motivada por las turbulencias, pueden expresarse en función de la altura cinética corregida mediante un coeficiente empírico K.El flujo a través de la válvula o accesorio en una línea de una tubería también causa una reducción en la carga estática la cual puede ser expresada en términos de la carga de velocidad. El coeficiente de resistencia K. Más aun, es definido como el número de cargas de velocidad debido a una válvula o accesorio. Esta siempre asociado con el diámetro, en el cual ocurre la velocidad. El coeficiente de resistencia K es mas aun considerado como independiente del factor de fricción y del Reynolds y puede ser tratado como constante para cualquier obstrucción en una tubería. El coeficiente de resistencia K para una dada línea de válvulas o accesorios tiende a variar con el tamaño así como el factor de fricción para tuberías limpias rectas de acero comercial en condiciones de flujo resultantes en un factor de fricción constante y que la longitud equivalente tiende hacia una constante para los varios tamaños de una línea de válvulas y las mismas condiciones de operación, así mismo el coeficiente de resistencia siempre esta asociado con el diámetro. El coeficiente K es a dimensional y depende del tipo de singularidad y de la velocidad media en el interior de la tubería. En los accidentes de la conducción (uniones, codos, juntas, ensanchamientos, estrechamientos, válvulas, etc.) se producen cambios de velocidad y dirección que distorsionan el flujo y generan turbulencias que intensifican el rozamiento, contribuyendo de manera importante a la pérdida de energía mecánica del fluido. La resistencia (D) es una fuerza que disminuye la marcha del movimiento de un objeto a través de un líquido o un gas. El coeficiente de resistencia (C d) es un número que depende de la lisura y de la forma del objeto. Los coeficientes de los objetos desiguales y no aerodinamizados pueden ser mayores a 1.Los coeficientes de los objetos lisos y aerodinamizados son mucho menores. 4
Accesorios de tuberías. Es el conjunto de piezas moldeadas o mecanizadas que unidas a los tubos mediante un procedimiento determinado forman las líneas estructurales de tuberías de una planta de proceso. TIPOS. Entre los tipos de accesorios mas comunes se puede mencionar: Codos Ensanchamiento Estrechamiento Válvulas
Entre las características se encuentran: tipo, tamaño, aleación, resistencia, espesor y dimensión.
Diámetros. Es la medida de un accesorio o diámetro nominal mediante el cual se identifica al mismo y depende de las especificaciones técnicas exigidas. Resistencia. Es la capacidad de tensión en libras o en kilogramos que puede aportar un determinado accesorio en plena operatividad. Aleación. Es el material o conjunto de materiales del cual esta hecho un accesorio de tubería. Espesor. Es el grosor que posee la pared del accesorio de acuerdo a las normas y especificaciones establecidas.
Codos: Son accesorios de forma curva que se utilizan para cambiar la dirección del flujo de las líneas tantos grados como lo especifiquen los planos o dibujos de tuberías.Los codos estándar son aquellos que vienen listos para la pre-fabricación de piezas de tuberías y que son fundidos en una sola pieza con características específicas y son: Codos estándar de 45° Codos estándar de 90° Codos estándar de 180°
Pérdidas localizadas en un ensanchamiento brusco de sección: aunque la tubería se ensanche bruscamente, el flujo lo hace de forma gradual, de manera que se forman torbellinos entre la vena líquida y la pared de la tubería, que son la causa de las pérdidas de carga localizadas. Pérdidas localizadas en un ensanchamiento gradual de sección: son los difusores, en los que se producen, además de las pérdidas de carga por rozamiento como en cualquier tramo de tubería, otras singulares debido a los torbellinos que se forman por las diferencias de presión (al aumentar la sección disminuye la velocidad, y por lo tanto el término cinético, por lo que la presión debe aumentar). A menor ángulo de conicidad, menor pérdida de carga localizada, pero a cambio se precisa una mayor longitud de difusor, por lo que aumentan las pérdida pérdida de carga total producida sea mínima. Pérdidas localizadas en un estrechamiento brusco de sección: en este caso, el flujo continúa convergiendo después de la embocadura durante una cierta distancia, a partir de la cual se produce su ensanchamiento. Por tanto, se formarán turbulencias entre el flujo y las paredes de la tubería, y también entre éstas y la vena líquida contraída. Los valores de K se obtienen de forma suficientemente aproximada en función de la relación entre los dos diámetros. 5
Pérdidas localizadas en un estrechamiento gradual de sección (Tobera).Puesto que el líquido aumenta su velocidad al pasar por la tobera, también disminuye su presión. Por tanto, las condiciones no favorecen la formación de torbellinos, siendo casi la totalidad de las pérdidas de carga que se producen debidas al rozamiento. Los valores de K suelen oscilar entre 0.02 y 0.04, por lo que, en la práctica, estas pérdidas de carga se desprecian. Válvulas: las válvulas se consideran como accesorios que sirven para regular un flujo y que sirven para aislar equipos o tuberías para su mantenimiento. El diseño de una válvula debe evitar deformaciones así como cambios de presión y temperatura para que estos no establezcan una mala alineación en las superficies de sellado.
5. Procedimiento Experimental Procedimiento de llenado de los tubos manométricos. a) Nivelar el aparato sobre el banco hidráulico auxiliándose del nivel de mano y de los tornillos de soporte ajustables. b) Cierre la válvula de control de flujo del banco hidráulico (VC) y cierre también la válvula de control de flujo del equipo (VCC). c) Compruebe que la válvula de membrana del quipo FME05 está abierta. d) Compruebe que las válvulas que dan acceso a los tubos manométricos y la del colector superior están abiertas. e) Conecte la bomba y abra completamente la válvula (VCC): Simultáneamente abra lentamente la válvula (VC) hasta alcanzar un caudal de 2,400 lts/hora. Espere unos minutos hasta que los tubos manométricos estén completamente llenos y que no queden burbujas de aire en su interior. f) Verifique que las mangueras de conexión atrás del panel, estén libres de burbujas de aire. g) Cierre (VC) y a continuación (VCC). Esté completamente seguro de que el equipo quede estanco, es decir, que no salga ni entre agua. h) Apague la bomba del banco. i) Desconecte la válvula antirretorno y abra la válvula de purga. j) Abra con cuidado la válvula (VCC), se puede observar como los tubos manométricos se llenan de aire. k) Una vez que el nivel requerido se ha alcanzado (70 u 80mm)cierre (VCC) y conecte otra vez la válvula antirretorno y cierre la válvula de purga. l) Todos los tubos deben de haber alcanzado el mismo nivel. Para los accesorios (codo largo de 900, curva de 900, ensanchamiento, estrechamiento y válvula de membrana).
a) Cierre las válvulas 9-10 y 11-12 de los tubos manométricos correspondientes al codo corto y al inglete, con el fin de aislar dichos accesorios y realizar los ensayos con los demás accesorios. b) Alcanzado el nivel requerido de 70 u 80mm, encienda la bomba y vaya abriendo ligeramente la válvula de del banco hidráulico (VC), a la vez que va abriendo la válvula de control del equipo (VC). c) Esto ha de hacerse muy suavemente para evitar que la medida se nos vaya de escala tanto superior como inferiormente. d) Una vez abierta completamente la válvula del banco hidráulico (VC), regule el caudal con la válvula de control del equipo (VC). e) Anote las lecturas de indicadas en los tubos manométricos asociados con los accesorios seleccionados con esta parte del ensayo y los valores que marquen los manómetros de Bourdon. f) Determine el caudal de agua, anotando todos estos valores. g) Repita los pasos anteriores variando el caudal mediante la acción combinada de cierre de las válvulas de control del equipo y del banco hidráulico.
6
Para los accesorios (codo corto de 900, inglete y válvula de membrana).
a) Cierre las válvulas 1-2, 3-4, 5-6 y 7-8 de los tubos manométricos correspondientes al codo largo, ensanchamiento, contracción y codo medio, con el fin de aislar dichos accesorios y realizar el ensayo con los demás accesorios. Cabe señalar que la válvula de membrana se ensaya en ambas partes del experimento. b) Encienda la bomba y vaya abriendo ligeramente la válvula del banco (VC), a la vez que va abriendo la válvula de control del equipo (VCC). c) La medida a la entrada de la válvula de membrana nos dará el manómetro de Bourdon de la izquierda, y la salida nos la dará el manómetro de Bourdon de la derecha. d) Una vez abierta completamente la válvula del banco hidráulico, regule el caudal con la válvula de control del equipo. e) Anote los valores de las lecturas indicadas en los tubos manométricos asociados con los accesorios seleccionados en esta parte del ensayo, y los valores que marquen los manómetros de Bourdon. f) Determine el caudal de agua, anotando todos esos valores. g) Repita los pasos anteriores variando el caudal mediante la acción combinada de cierre de las válvulas de control de equipo y del banco hidráulico.
6. Tabla de Recolección de Datos Lectura No
1 2 3 4 5 6 7 8
Lectura No
1 2 3 4 5 6 7 8
Codo largo de 900 h1 h2
475 456 438 403 362 320 277 251
400 390 383 367 334 296 262 239
ensanchamiento
accesorio contracción
h3
h4
h5
h6
400 389 383 366 334 296 261 238
440 483 412 384 349 309 272 245
444 425 415 387 352 310 271 244
127 155 189 229 219 204 189 175
Codo medio 900 h7 h8
127 154 187 230 219 203 188 175
accesorios Codo corto 900 inglete Válvula de membrana h9 h10 h11 h12 M1 M1
487 409 318 259 213 167 135 108
419 354 278 229 190 151 123 101
19 106 31 100 40 92 44 84 49 75 52 72 53 66 52 62
0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01
0 0 0 0 0 0 0 0
60 94 132 191 186 178 166 157
Válvula de membrana M1(bar) M2(bar)
0.19 0.21 0.23 0.29 0.22 0.18 0.10 0.01
0 0 0 0 0 0 0 0
caudal volumen tiempo litros
segundos
10 10 10 10 5 5 5 5
12.62 13.17 14.71 17.37 9.81 11.28 13.13 13.95
caudal volumen tiempo litros segundos
5 5 5 5 5 5 3 3
12.97 14.35 15.19 18.59 20.18 25.34 17.68 21.19 7
7. Calculo . Formulas: ∆h= he-hsQ=V/t
K= v=Q/A 1bar=10.2mca
A= (π/4) D2
d=0.025m
En sanchamiento d =0.04m
A1= 4.9087*10-4 m2 A2= 125.63706*10-4 m2 Calculo del caudal :
Q1CODO LARGO 90=
= * = 7.9239*10-4 (m3/s)
V== 1.6142 m/s
K= = 0.5647
Para las siguientes lecturas se realizó el mismo procedimiento de cálculo
8
Tabla de presentación de los resultados Lectura Nº
Accesorios Codo largo de 90º
Ensanchamiento
Contraccion
Caudal
Codo medio 90º
Valvula de Membrana
Volumen
Tiempo
h1
h2
h3
h4
h5
h6
h7
h8
M1 (bar)
M2 (bar)
(litros)
(seg)
1
493
417
416
458
462
145
147
78
0.19
0
10
11.99
2
425
366
367
394
398
151
151
95
0.16
0
10
14.74
3
390
337
337
362
366
149
150
100
0.12
0
10
15.84
4
352
309
309
331
335
153
153
109
0.09
0
10
17.59
5
330
291
291
310
312
148
148
109
0.05
0
10
18.58
6
307
274
274
289
293
147
147
111
0.01
0
5
9.41
7
275
249
249
260
264
141
141
111
0.01
0
5
11.29
8
257
233
233
245
246
140
140
112
0.01
0
5
11.54
9
215
200
199
207
209
128
128
107
0.01
0
5
12.63
Lectura Nº
Accesorios Codo corto de 90º
Inglete
Caudal Valvula de Membrana
Volumen
Tiempo
h9
h10
h11
h12
M1(bar)
M2(bar)
(litros)
(seg)
1
495
423
109
24
0.01
0
5
13.31
2
442
381
107
29
0.01
0
5
14.15
3
398
345
103
38
0.01
0
5
15.28
4
366
320
98
40
0.01
0
5
15.8
5
305
267
85
36
0.01
0
5
17.2
6
253
223
78
40
0.01
0
5
18.85
7
201
180
67
39
0.01
0
5
20.89
8
140
124
50
31
0.01
0
5
27.22
9
106
96
39
27
0.01
0
3
17.13
9
Lectura Nº
Codo largo 90º
Calculos
h1
h2
∆h
Q
A
V
V2/2g
K
(m.c.a)
(m.c.a)
(m.c.a)
(m3/seg)
(m2)
(m/seg)
(m.c.a)
Adimensional
1
0.493
0.417
0.076
0.00083403
0.00049087
1.69906862
0.14713732
0.516524301
2
0.425
0.366
0.059
0.00067843
0.00049087
1.3820782
0.09735679
0.606018356
3
0.39
0.337
0.053
0.00063131
0.00049087
1.28610055
0.08430452
0.628673312
4
0.352
0.309
0.043
0.0005685
0.00049087
1.15814853
0.06836432
0.62898304
5
0.33
0.291
0.039
0.00053821
0.00049087
1.09643879
0.06127309
0.636494752
6
0.307
0.274
0.033
0.00052687
0.00049087
1.07333154
0.05871767
0.562011441
7
0.275
0.249
0.026
0.00044287
0.00049087
0.90220694
0.04148712
0.626700475
8
0.257
0.233
0.024
0.00043328
0.00049087
0.88266173
0.03970906
0.604396097
9
0.215
0.2
0.015
0.00039588
0.00049087
0.80648586
0.03315084
0.452477254
Lectura Nº
Ensanchamiento
Calculos
h3
h4
∆h
Q
A
V
V2/2g
K
(m.c.a)
(m.c.a)
(m.c.a)
(m3/seg)
(m2)
(m/seg)
(m.c.a)
Adimensional
1
0.416
0.458
-0.042
0.00083403
0.00049087
1.69906862
0.14713732
0.28544764
2
0.367
0.394
-0.027
0.00067843
0.00049087
1.3820782
0.09735679
0.277330434
3
0.337
0.362
-0.025
0.00063131
0.00049087
1.28610055
0.08430452
0.296544015
4
0.309
0.331
-0.022
0.0005685
0.00049087
1.15814853
0.06836432
0.321805276
5
0.291
0.31
-0.019
0.00053821
0.00049087
1.09643879
0.06127309
0.310087187
6
0.274
0.289
-0.015
0.00052687
0.00049087
1.07333154
0.05871767
0.255459746
7
0.249
0.26
-0.011
0.00044287
0.00049087
0.90220694
0.04148712
0.265142509
8
0.233
0.245
-0.012
0.00043328
0.00049087
0.88266173
0.03970906
0.302198049
9
0.199
0.207
-0.008
0.00039588
0.00049087
0.80648586
0.03315084
0.241321202
10
Lectura Nº
Contraccion
Calculos
h5
h6
∆h
Q
A
V
V2/2g
K
(m.c.a)
(m.c.a)
(m.c.a)
(m3/seg)
(m2)
(m/seg)
(m.c.a)
Adimensional
1
0.462
0.145
0.317
0.00083403
0.00049087
1.69906862
0.14713732
2.154450047
2
0.398
0.151
0.247
0.00067843
0.00049087
1.3820782
0.09735679
2.537059899
3
0.366
0.149
0.217
0.00063131
0.00049087
1.28610055
0.08430452
2.574002053
4
0.335
0.153
0.182
0.0005685
0.00049087
1.15814853
0.06836432
2.662207285
5
0.312
0.148
0.164
0.00053821
0.00049087
1.09643879
0.06127309
2.676542032
6
0.293
0.147
0.146
0.00052687
0.00049087
1.07333154
0.05871767
2.48647486
7
0.264
0.141
0.123
0.00044287
0.00049087
0.90220694
0.04148712
2.964775323
8
0.246
0.14
0.106
0.00043328
0.00049087
0.88266173
0.03970906
2.669416096
9
0.209
0.128
0.081
0.00039588
0.00049087
0.80648586
0.03315084
2.443377171
Lectura Nº
Codo medio de 90º
Calculos
h7
h8
∆h
Q
A
V
V2/2g
K
(m.c.a)
(m.c.a)
(m.c.a)
(m3/seg)
(m2)
(m/seg)
(m.c.a)
Adimensional
1
0.147
0.078
0.069
0.00083403
0.00049087
1.69906862
0.14713732
0.468949695
2
0.151
0.095
0.056
0.00067843
0.00049087
1.3820782
0.09735679
0.575203864
3
0.15
0.1
0.05
0.00063131
0.00049087
1.28610055
0.08430452
0.593088031
4
0.153
0.109
0.044
0.0005685
0.00049087
1.15814853
0.06836432
0.643610552
5
0.148
0.109
0.039
0.00053821
0.00049087
1.09643879
0.06127309
0.636494752
6
0.147
0.111
0.036
0.00052687
0.00049087
1.07333154
0.05871767
0.61310339
7
0.141
0.111
0.03
0.00044287
0.00049087
0.90220694
0.04148712
0.723115932
8
0.14
0.112
0.028
0.00043328
0.00049087
0.88266173
0.03970906
0.70512878
9
0.128
0.107
0.021
0.00039588
0.00049087
0.80648586
0.03315084
0.633468156
11
Lectura Nº
Valvula Membrana (parte A)
Calculos
Me
Ms
∆P
Q
A
V
V2/2g
K
(bares)
(bares)
(bares)
(m3/seg)
(m2)
(m/seg)
(m.c.a)
Adimensional
1
0.19
0
0.19
0.00083403
0.00049087
1.69906862
0.14713732
0.126599093
2
0.21
0
0.21
0.00067843
0.00049087
1.3820782
0.09735679
0.211472009
3
0.23
0
0.23
0.00063131
0.00049087
1.28610055
0.08430452
0.267471073
4
0.29
0
0.29
0.0005685
0.00049087
1.15814853
0.06836432
0.415880259
5
0.22
0
0.22
0.00053821
0.00049087
1.09643879
0.06127309
0.352008158
6
0.18
0
0.18
0.00052687
0.00049087
1.07333154
0.05871767
0.300540878
7
0.1
0
0.1
0.00044287
0.00049087
0.90220694
0.04148712
0.236312396
8
0.03
0
0.03
0.00043328
0.00049087
0.88266173
0.03970906
0.074068149
8
0.03
0
0.03
0.00039588
0.00049087
0.80648586
0.03315084
0.08872103
Lectura Nº
Codo corto de 90º
Calculos
h9
h10
∆h
Q
A
V
V2/2g
K
(m.c.a)
(m.c.a)
(m.c.a)
(m3/seg)
(m2)
(m/seg)
(m.c.a)
Adimensional
1
0.495
0.423
0.072
0.00037566
0.00049087
0.76528297
0.02985005
2.412056071
2
0.442
0.381
0.061
0.00035336
0.00049087
0.71985275
0.02641121
2.309625185
3
0.398
0.345
0.053
0.00032723
0.00049087
0.66661756
0.02264929
2.340029702
4
0.366
0.32
0.046
0.00031646
0.00049087
0.64467825
0.02118298
2.17155482
5
0.305
0.267
0.038
0.0002907
0.00049087
0.59220444
0.01787493
2.125882625
6
0.253
0.223
0.03
0.00026525
0.00049087
0.54036692
0.01488259
2.015778254
7
0.201
0.18
0.021
0.00023935
0.00049087
0.48759772
0.01211782
1.73298565
8
0.14
0.124
0.016
0.00018369
0.00049087
0.37420707
0.00713715
2.241790458
9
0.106
0.096
0.01
0.00039588
0.00049087
0.80648586
0.03315084
0.301651503
12
Lectura Nº
Inglete
Calculos
h11
h12
∆h
Q
A
V
V2/2g
K
(m.c.a)
(m.c.a)
(m.c.a)
(m3/seg)
(m2)
(m/seg)
(m.c.a)
Adimensional
1
0.109
0.024
0.085
0.00037566
0.00049087
0.76528297
0.02985005
2.847566195
2
0.107
0.029
0.078
0.00035336
0.00049087
0.71985275
0.02641121
2.95329122
3
0.103
0.038
0.065
0.00032723
0.00049087
0.66661756
0.02264929
2.869847748
4
0.098
0.04
0.058
0.00031646
0.00049087
0.64467825
0.02118298
2.738047382
5
0.085
0.036
0.049
0.0002907
0.00049087
0.59220444
0.01787493
2.7412697
6
0.078
0.04
0.038
0.00026525
0.00049087
0.54036692
0.01488259
2.553319121
7
0.067
0.039
0.028
0.00023935
0.00049087
0.48759772
0.01211782
2.310647534
8
0.05
0.031
0.019
0.00018369
0.00049087
0.37420707
0.00713715
2.662126169
9
0.039
0.027
0.012
0.00039588
0.00049087
0.80648586
0.03315084
0.361981803
Lectura Nº
Valvula Membrana (parte B)
Calculos
Me
Ms
∆P
Q
A
V
V2/2g
K
(bares)
(bares)
(bares)
(m3/seg)
(m2)
(m/seg)
(m.c.a)
Adimensional
1
0.01
0
0.01
0.00037566
0.00049087
0.76528297
0.02985005
0.032843901
2
0.01
0
0.01
0.00035336
0.00049087
0.71985275
0.02641121
0.037120302
3
0.01
0
0.01
0.00032723
0.00049087
0.66661756
0.02264929
0.043285788
4
0.01
0
0.01
0.00031646
0.00049087
0.64467825
0.02118298
0.046282072
5
0.01
0
0.01
0.0002907
0.00049087
0.59220444
0.01787493
0.054847333
6
0.01
0
0.01
0.00026525
0.00049087
0.54036692
0.01488259
0.065875106
7
0.01
0
0.01
0.00023935
0.00049087
0.48759772
0.01211782
0.080905026
8
0.01
0
0.01
0.00018369
0.00049087
0.37420707
0.00713715
0.137364611
8
0.01
0
0.01
0.00039588
0.00049087
0.80648586
0.03315084
0.029573677
13
8. DESEMPEÑOS DE COMPRENSION: 1) ¿Qué es la perdida menor en el flujo de tubería? ¿Como se define el coeficiente de perdida menor K L? Las pérdidas menores, secundarias o locales se definen como las pérdidas de forma, que tienen lugar en las transiciones (estrechamientos o expansiones de la corriente), codos, válvulas y en toda clase de accesorios de tubería.
El coeficiente de pérdida K es prácticamente constante para una geometría de flujo dada, aunque tiende a aumentar cuando aumenta la rugosidad o cuando disminuye el número de Reynolds, pero estas variaciones son de muy poca importancia para flujo turbulento. Básicamente, el valor del coeficiente de pérdida es una función de la geometría del flujo, es decir, por la forma de la obstrucción o del accesorio. 2) Defina la longitud equivalente para perdida menor en un flujo de tubería. ¿Como se relaciona con el coeficiente de perdida menor? Consiste en considerar las perdidas por accesorios como longitudes equivalentes, es decir longitudes en metro de un trozo de tuberías del mismo diámetro que producirían las mismas perdidas de carga que los accesorios en cuestión donde cada accesorio se sustituirá por su longitud de tubería equivalente L. Hr
( L
Le ) V 2
D
2 g
Hr: Suma total de las perdidas locales y por fricción. : Coeficiente de pérdida de diagrama de Moody. L: Longitud total de los tramos rectos de tubería. Le : Suma de todas las longitudes equivalentes a los accesorios diversos. V= velocidad media en la tubería. Los accesorios se colocan sobre tramos de tuberías de unas características determinadas y para las que se conoce la pérdida primaria por unidad de longitud. Se sustituye el accesorio por una longitud de la tubería sobre la que va situado y que provoque la misma pérdida de carga primaria que la secundaria que se produce en el accesorio montado en cierta tubería con longitud equivalente de 2.5 m significa que en 2.5 m de esa tubería se disipa (por pérdida primaria) la misma energía que en el accesorio. L, depende también de las características de la tubería sobre la que vaya montada (D) y también de las características del movimiento del fluido (λ) no existe una longitud equivalente para cada accesorio. 3) ¿Qué tiene mayor coeficiente de perdida menor, durante el flujo en tubería: la expansión gradual o la contracción gradual? ¿Por qué? Según lo obtenido en la investigación, la contracción gradual tiene mayor coeficiente de perdida menor, ya que en la expansión gradual las paredes del cono tienden a guiar el fluido durante la desaceleración y expansión de la corriente del flujo, y presenta un ángulo que conforme disminuye, reduce el tamaño de la zona de separación y la cantidad de turbulencia en la misma. En cambio, el valor del coeficiente de perdida menor para la contracción gradual es mayor cuando se tiene un ángulo de la sección cónica en aumento lo que provoca una turbulencia local en la contracció 14
4) Represente gráficamente log hp vrs log Q y calcule la pendiente. Codo Largo 90o -3 -2
-1.5
-1
-0.5
-3.1 0 -3.2
V g o l
-3.3 -3.4 -3.5 -3.6
log Q y = 0.5387x - 2.4981
El valor de la pendiente es 0.5387
Contracción -3 -1.2
-1
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
-3.1
0
-3.2
V g o L
-3.3 -3.4 -3.5
Log Q y = 0.546x - 2.831
Donde la pendiente es igual a 0.54
Codo Medio 90o -3.05 -2
-1.5
-1
-0.5
0 -3.1 -3.15 -3.2
V g o L
-3.25 -3.3 -3.35 -3.4
y = 0.6309x - 2.3734
Log Q
-3.45
La pendiente es 0.6309
15
Válvula de Membrana (Parte A) -3.05 -1.6
-1.4
-1.2
-1
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
-3.1
0
-3.15 -3.2 V g o L
-3.25 -3.3 -3.35 -3.4 -3.45
Log q
y = 0.2013x - 3.0827
La pendiente para la válvula de membrana en la parte A es de 0.2013
5) Represente gráficamente h vrs v2/2g para cada uno de los accesorios. Codo Largo de 90o
0.16 0.14 0.12 0.1
g 2 / 0.08 2 V
0.06 0.04 0.02 0 0
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
∆h
16
Ensanchamiento 0.2 0.15 g 2 / 2 V
0.1 0.05 0
-0.05
-0.04
-0.03
-0.02
-0.01
0
∆h
Contracción 0.2 0.15 g 2 / 2 V
0.1
0.05 0 0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.2
0.25
0.3
0.35
∆h
Válvula de Membrana (Parte A) 0.2 0.15 g 2 / 2 V
0.1
0.05 0 0
0.05
0.1
0.15
∆h
17
Codo Corto de 90o 0.035 0.03 0.025 g 0.02 2 / 2 V0.015
0.01 0.005 0 0
0.02
0.04
0.06
0.08
∆h
Inglete 0.035 0.03 0.025 g 0.02 2 / 2 V0.015
0.01 0.005 0 0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
∆h
18
Válvula de membrana (Parte B) 0.08 0.07 0.06 0.05 h0.04 Δ
0.03 0.02 0.01 0 0
0.002
0.004
0.006
0.008
0.01
0.012
V2
6) Represente gráficamente Q vrsv2/2g para cada uno de los accesorios. Codo Largo 90o, Contracción, Codo medio 90º y Válvula de Membrana (Parte A) 9 8 7 6 )
5
0 1 x ( Q
4
4 -
3 2 1 0 0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
0.14
0.16
V2/2g
19
Ensanchamiento 9 8 7 6 )
5
0 1 x ( Q
4
4 -
3 2 1 0 0
0.005
0.01
0.015
0.02
0.025
V2/2g
Codo corto de 90º, Inglete y Válvula de Membrana (Parte B) 4 3.5 3 2.5 )
4 -
0 1 x ( Q
2 1.5 1 0.5 0 0
0.005
0.01
0.015
0.02
0.025
0.03
0.035
V2/2g
7) Represente gráficamente Q vrs h para cada uno de los accesorios. Codo Largo 90º 9 8 7 6 )
5
0 1 x ( Q
4
4 -
3 2 1 0 0
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
Δh
20
Ensanchamiento 9.00 8.00 7.00 6.00 5.00
)
4 -
4.00
0 1 x ( Q
3.00 2.00 1.00 0.00
-0.045
-0.04
-0.035
-0.03
-0.025
-0.02
-0.015
-0.01
-0.005
0
Δh
Contracción 9.00 8.00 7.00 6.00 )
5.00
4 -
0 4.00 1 3.00 x ( 2.00 Q
1.00 0.00 0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
Δh
Codo Medio de 90º 9.00 8.00 7.00 6.00 )
5.00
4 -
0 4.00 1 3.00 x ( 2.00 Q
1.00 0.00 0
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
Δh
21
Válvula de Membrana (Parte A) 9.00 8.00 7.00 6.00 )
5.00
4 -
0 4.00 1 3.00 x ( 2.00 Q
1.00 0.00 0
0.05
0.1
0.15
0.2
Δh
Codo Corto de 90º 4 3.5 3 2.5 )
4 -
0 1 x ( Q
2 1.5 1 0.5 0 0
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
Δh
Inglete 4.00 3.50 3.00 2.50 )
4 2.00 -
0
1 1.50 x
( 1.00
Q
0.50 0.00 0
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
0.09
Δh
22
Válvula de Membrana (Parte B) 4.00 3.50 3.00 2.50
)
4 -
0 1 x ( Q
2.00 1.50 1.00 0.50 0.00 0
0.002
0.004
0.006
0.008
0.01
0.012
Δh
8) Determine gráficamente K. Codo Largo de 90o 0.08 0.07 0.06 0.05 p 0.04 h
0.03 0.02 0.01 0 0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
0.14
0.16
V2 /2g
Donde la ecuación de la recta es hp= 0.036 V 2 /2g, por lo tanto el valor de K es: 0.036 Ensanchamiento 0 0
0.005
0.01
0.015
0.02
0.025
-0.01
p h
-0.02 -0.03 -0.04 -0.05
V2/2g
Donde la ecuación de la recta es hp= -0.827 V 2 /2g – 0.007, por lo tanto el valor de K es: 0.827 23
Contracción 0.35 0.3 0.25 0.2 p h 0.15
0.1 0.05 0 0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
0.14
0.16
2
V /2g
Donde la ecuación de la recta es hp= 1.617 V 2 /2g + 0.019, por lo tanto el valor de K es: 1.617 Codo Medio de 90o 0.08 0.07 0.06 0.05 p 0.04 h
0.03 0.02 0.01 0 0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
0.14
0.16
V2/2g
1. Donde la ecuación de la recta es hp= 0.201 V 2 /2g + 0.014, por lo tanto el valor de K es: 0.2 Válvula de Membrana (Parte A) 0.2 0.15 p 0.1 h
0.05 0 0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
0.14
0.16
V2/2g
Donde la ecuación de la recta es hp= -70.10 V 2 /2g + 6.832, por lo tanto el valor de K es: 70.10 24
Codo Corto de 90o 0.08 0.07 0.06 0.05 p h
0.04 0.03 0.02 0.01 0 0
0.005
0.01
0.015
0.02
0.025
0.03
0.035
V2/2g
Donde la ecuación de la recta es hp= 1.615 V 2 /2g – 0.001, por lo tanto el valor de K es: 1.615
Inglete 0.09 0.08 0.07 0.06 0.05
p h 0.04
0.03 0.02 0.01 0 0
0.005
0.01
0.015
0.02
0.025
0.03
0.035
V2/2g
Donde la ecuación de la recta es hp= -2.039 V 2 /2g + 0.003, por lo tanto el valor de K es: 2.039
25
Válvula de membrana (Parte B) 0.012 0.01 0.008 0.006 p h 0.004 0.002 0 0
0.005
0.01
0.015
0.02
0.025
0.03
0.035
V2/2g
Donde la ecuación de la recta es hp= -1.241 V 2 /2g + 0.424, por lo tanto el valor de K es: 1.241
9. Conclusiones
En la practica numero 8, referente a las perdidas generadas por los accesorios presentes en el sistema para las perdidas de carga locales, fue posible determinar las perdidas producidas por cada accesorio, de tal manera que podamos tener una visión clara de lo que sucedería en una aplicación hidráulica en la que se involucren distintos accesorios a lo largo de la tubería a través dela cual esta circulando un fluido. Además se determino las constantes de perdida para cada accesorio, a partir de los valores de energía cinética registrados en la entrada y salida de cada accesorio, junto con la perdida menor encontrada en los accesorios, en los cuales el comportamiento de fluido para cada uno no era igual, ante las variaciones realizadas al caudal en el sistema. Cada accesorio presente en un sistema de tuberías, generará una pérdida la cual deberá ser analizada de tal forma que sea posible elegir un accesorio en el cual la generación de perdida sea mínima y permita la fácil y libre circulación de los fluidos que se transporten a través de la tubería. 10.
Recomendaciones
Leer con anterioridad la guía de laboratorio con el fin de minimizar el tiempo de realización de la práctica. Evitar distraerse con los accesorios y equipos que se encuentran en el laboratorio; debido a que ello retrasa el proceso de elaboración del ensayo. Seleccione a un solo individuo que lea las lecturas en el equipo, con el propósito de utilizar de una manera mas optima el tiempo. Tomar en cuenta que no se debe manipular ningún equipo presente en el laboratorio sin la presencia y consentimiento del profesor de práctica 26
11.
Bibliografía
Hidráulica general. Gilberto Sotelo Ávila Mecánica de los fluidos e hidráulica. Ronald V. Giles Mecánica de fluidos. Frank White Encarta 2007 www.monografias.com www.fisicaysociedad.es www.portalciencia.net Fundamentos de mecánica de fluidos. Munson, Young, Okiishi. Hidráulica de tuberías. Juan G. Saldarriaga. Mecánica de fluidos aplicada. Robert L. Moot
27
