UNIVERSIDAD DE CARTAGENA Facultad de Ingeniería: Programa de Ingeniería Civil 1
Gonzalez E., 1 Novoa L., 1Ramirez K., 1Terán V., 1 Zaraza D. 2 Roca J. 1
Estudiantes de Ingeniería Civil IV Semestre, 2Docente 06 de marzo del 2014
RESUMEN: En el presente informe se estudió el comportamiento de tuberías trabajando en
paralelo con el fin de analizar las perdidas en estás, así como también la influencia de las características físicas en la distribución de los caudales entre ellas. Está práctica se realizó tomando dos tuberías con diferentes características, determinando los coeficientes de fricción, de perdida por accesorio y la longitud equivalente y luego se calculó el caudal que pasó por cada tubería. Se determinó que en las cinco parejas de tuberías que se estudiaron el caudal mayor pasó por las de menor longitud, influyendo notablemente el número de accesorios de cada una.
PAL AB RAS CL AV ES: T uberías, as, paral el o, caudal caudal , per per didas.
SUMMARY:
In this report the behavior of pipes working in parallel in order to analyze lost in these, and also a lso the influence of the physical characteristics in the distribution of the flows between them are studied. Practice it is performed by taking two pipes with different characteristics, determining the coefficients of friction, and accessory loss per equivalent length and then the flow for each pipe passed pa ssed calculated. It was wa s determined that in the five pairs of the maximum discharge pipes passed through the shorter, substantially influencing the number of accessories each were studied. KEYWORDS: Pipe Pi pell in es, par parall all el , fl ow, mi ssed.
_______________________________________________________ ___________________________ ___________________________________________ _______________ 1. INTRODUCCIÓN El método más común para transportar fluidos de un punto a otro, es impulsarlo a través de un sistema de tuberías. Las tuberías de sección circular son las más frecuentes, ya que esta forma ofrece no sólo mayor resistencia estructural sino también mayor sección
transversal para el mismo perímetro exterior que cualquier otra forma. La tuberías en paralelo están formadas por tuberías que se disponen de modo tal, que sus extremos son comunes. El líquido circula por una de ellas y a continuación por las demás.
En este tipo de conexión las pérdidas de carga son acumulativas. El principio de continuidad para el flujo estable requiere que el flujo volumétrico que ingresa al sistema ramificado sea el mismo que sale de este, también requiere que la suma de los flujos en todas las ramas debe ser igual al flujo volumétrico total en el sistema. El fluido tenderá a seguir la trayectoria de menor resistencia; por tanto, el flujo que entra se bifurca entre todas las ramas, con mayor flujo en aquellas que tienen menos resistencia.
OBJETIVOS
Observar experimentalmente experimentalment e el comportamiento de un sistema de tuberías en paralelo. Determinar las pérdidas de energía en la tubería estudiada. Estipular de qué forma influye la geometría de las tuberías en la distribución del caudal en la misma.
MARCO TEÓRICO SISTEMA DE TUBERÍAS EN PARALELO Es un conducto que en un punto concreto se divide en dos o más ramales, los cuales vuelven a unirse en otro punto, es decir, parten de un nudo común y llegan a otro nudo también común, como se muestra en la ilustración 1. Para este tipo de tuberías se cumplen las siguientes leyes: [1]
En puntos determinados de la conducción pueden ocurrir descargas o salidas de agua de manera que el caudal no es el mismo a lo largo de toda la conducción. Esos puntos se denominan nudos de consumo. Pero también es un nudo el punto donde cambian las características del conducto, como su diámetro o su rugosidad, así no haya consumo. Para la estimación de las pérdidas de energía en la tubería se utilizara la ecuación de Bernoulli, la cual esta defina de la siguiente manera:
Las ecuaciones que se utilizan para calcular las perdidas por fricción longitudinal en tuberías son las ecuaciones de Darcy Weisback y la ecuación de Hazem William.
Ecuación de Darcy Weisback [2] Refiriéndose exclusivamente a las pérdidas de carga por rozamiento o continuas en tuberías de diámetro constante, flujo permanente de fluido incompresible y trayectorias rectas o de pequeñas curvaturas, el rozamiento por unidad de sección del tubo, según determinaciones experimentales crece proporcionalmente con la energía cinética por unidad de masa y con la densidad del fluido.
Dónde:
f: factor de fricción de Darcy- Weisbach L: Longitud del tubo. D. diámetro. V: velocidad media. g: aceleración de la gravedad Q. caudal.
Se ubicó la tubería a utilizar, luego se tomó el caudal y la lectura del manómetro de cada tubería funcionando de forma individual para calcular los coeficientes de fricción, coeficiente de pérdida por accesorio y la longitud equivalente, luego para cada tubería funcionando en paralelo, es decir con las llaves abiertas simultáneamente, se tomaron las pérdidas y el caudal y por separado se tomaron las lecturas del manómetro para finalmente compararlas y calcular los caudales que pasaron por cada tubería.
Ecuación de Hazen William [3] El método de Hazen-Williams es válido solamente para el agua que fluye en las temperaturas ordinarias (5 ºC - 25 ºC). La fórmula es sencilla y su cálculo es simple debido a que el coeficiente de rugosidad "C" no es función de la velocidad ni del diámetro de la tubería. Es útil en el cálculo de pérdidas de carga en tuberías para redes de distribución de diversos materiales, especialmente de fundición y acero.
RESULTADOS: A continuación se presentan los datos recogidos en la práctica tabulados:
Tubería
P. E. (mm Hg)
P. S. (mm Hg)
1
102,3
137,5
2
104
136
Dónde:
3
81,5
158,5
h: pérdida de carga o de energía
4
81,5
158,5
Q: caudal
5
93
147
C: coeficiente de rugosidad
6
95
144,5
D: diámetro interno de la tubería
7
99
141
L: longitud de la tubería
8
98,3
141,4
9
118,3
121,7
10
117,5
122,5
( )
MATERIALES Y MÉTODOS:
Tubería en paralelo Tubería con accesorios Hoja de valores de los coeficientes de fricción de cada accesorio Tabla de datos
Simultáneo P. E. (Paralelo) 1y2
P. S.
103,7 106,4
3y4
81
159
5y6
94,5
145,5
7y8
98,8
141
9 y 10
113,5 126,5
Tabla 1. Datos recopilados en la práctica para cada tubería, lecturas inicial y final del manómetro individual y en paralelo.
Con los valores obtenidos se calcularon el empuje hidrostático E, la fuerza de viscosidad
Caudal
Tiempo (s)
Nivel inicial (cm)
Nivel final (cm)
1y2
10
20
33,9
3y4
10
20
30
5y6
10
20
31,6
7y8
10
20
33,6
9 y 10
10
20
32,6
Tabla 2. Datos recopilados en la práctica. Niveles inicial y final del caudal para un mismo tiempo.
2. ANALISIS DE RESULTADOS Con los datos obtenidos se calcularon las densidades, pesos específicos (explicados en la práctica #1), las velocidades, pesos necesarios para calcular el empuje la viscosidad dinámica y la fuerza de viscosidad
Todos los datos calculados anteriormente en las tablas 3 y 4 (ANEXOS)
Fv y el coeficiente de viscosidad dinámica μ.
Para esto se usara el peso específico de los fluidos , aceite de ricino y mobil HD 50 respectivamente obtenidos en la práctica N°1.
(23,0885139)*(0,11884697)
Los resultados fueron consignados en las tablas 5 (ANEXOS). Se observó que los datos obtenidos del coeficiente de viscosidad presentaron una gran dispersión (gráficas 1 y 2 respectivamente ANEXOS) especialmente cuando se utilizo una esfera de un material diferente a las demás. La pendiente de las líneas de tendencia de las gráficas debe ser cero, debido a que el coeficiente de viscosidad debe ser igual y no se debe presentar dispersión entre los datos; el valor de la pendiente obtenido en la gráfica representa el % de error que presentan los coeficientes de viscosidad μ1 y μ2 que fueros
86,81 % y 64,04% respectivamente.
3. RECOMENDACIONES Implementar un valor teórico de los coeficientes de viscosidad en las guías para tenerlo en cuenta en el cálculo de estos y calcular un porcentaje de error, se necesita
revisar las ecuaciones de este ya que se presentaron errores grandes grand es en los resultados.
4. CONCLUSIONES De la práctica se concluyó que de los dos fluidos a los cuales se les midió la viscosidad, el aceite para automóviles MOBIL HD 50 es mucho más viscoso que el aceite de ricino, es decir, sus moléculas tienen mayor cohesión y por esto presentan más resistencia a la deformación tangencial; esta propiedad es muy importante en los aceites lubricantes ya que si la viscosidad del aceite es muy baja para la aplicación, el desgaste es mayor por falta de colchón hidrodinámica, pero hidrodinámica, pero en caso contrario, si es muy alta para la aplicación, el consumo de energía es mayor, el desgaste puede ser mayor por falta de circulación y el aceite se calentará por fricción.
5. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS [1]http://ocwus.us.es/ingenieriaagroforest [1]http://ocwus.us.es/ingenieriaagroforest al/hidraulicayriegos/temario/Tema%202.C onducciones%20forzadas/tutorial_43.htm [2]http://ocwus.us.es/ingenieriaagroforest [2]http://ocwus.us.es/ingenieriaagroforest al/hidraulicayriegos/temario/Tema%202.C onducciones%20forzadas/tutorial_03.htm [3] http://www.miliarium.com/Prontuario/Medi oAmbiente/Aguas/PerdidaCarga.asp
