INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractias !ESIQIE"
PRACTICA Nº 2
DETERMINACIÓN DE CAÍDAS DE PRESIÓN EN TUBO RECTO Y ACCESORIOS ALUMNA: Lira Ramírez Ramírez Aurora Aurora Veron Veronica ica Profesor: Adrián Hernández Aguilar
Grupo: 2V!!
"#aluaci$n: %%%%%% &o "#aluaci$n:%%%%%%
Objetivos de la Práctica
'()e*i#o General: Se preasentan a )a*as
elocidades +e*erminar , analizar los fac*ores -ue influ,en en la caída de presi$n en *u(erías. LA(INA' #ál#ulas , accesorios/ No +a, remolinos de -uidos
'()e*i#os Par*iculares: Las particulas de -uido sede mueen en 2orma a0 +e*erminar +e*erminar la caída caída de presi$n presi$n por por fricci$n fricci$n en *u(os *u(os rec*os diáme*ros diáme*ros , desordenada3 rugosidades diferen*es , o(ser#ar cuál de 1s*os dos fac*ores es más TU'&ULENTO A menudo se puede de*erminan*e en la caída de presi$n/ detercar por el sonido 0ue produce
(0 +e*erminar +e*erminar la caída de de presi$n por fricci$n fricci$n a *ra#1s de de accesorios accesorios , #ál#ulas #ál#ulas en forma eperimen*al/
c0 &alcular &alcular la longi*ud longi*ud e-ui#alen*e e-ui#alen*e en #ál#ulas #ál#ulas , accesorios accesorios , comparar comparar los Caída de presi.n en resul*ados eperimen*ales con lossolo de la tu)erías seli*era*ura/ produce #LU$O %E #LUI%OS EN TU&E'IA
cuando un -uido esta en moimiento es decir +a, circulacion
Longitud Esui0alente se diide ern A)soluta , 'elatia 0ue se determinara en los codos , 1lulas Las perdidas de presi.n pueden ser primarias o secundarias En las primarias se producen cuando el -uido se pone en contacto con la super/cie de la tu)ería
Las secundarias se producen cuando tenemos un ensanc+amiento o expansi.n de la tu)ería
Perdidas de presi.n de)ido al ro4amiento Las tu)erias pueden tener di2erentes magnitudes , longitudes dependiendo de el -uido 0ue se desee transportar
Las tu)erias se mane*an generalemnte por cedula 56 , 76
TU&E'I A Las perdodas de presi.n de igual manera son ocasionadas por los accesorios 0ue interienen en dic+a tu)ería
Las tu)erias pueden ser de 8 Acero remac+ado9 :ormig.n9 (adera9 :ierro ;alani4ado9 Acero comercial9 etc3
Existen di2erentes tipos de materiales de los cuales dependera la 'ugosidad de la misma
DIAGRAMA DE LA OPERACION Cerrar todas las <1lulas 3 A)rir 1lula <;= , <;> para llenar el tan0ue de alimentaci.n3 A)rir 1lula <&= locali4ada a la salida del tan0ue de alimentaci.n , se comunica con la )om)a centrí2uga A)rir 1lula
de alimentaci.n a la línea del tu)o recto A)rir 1lulas 9 de no ser así9 moer o regular la presi.n con la 1lula reguladora de presi.n3 A)rir 1lulas de agu*a 0ue se encunetran en las tomas de presi.n del tramo de tu)o recto !C %" Accionar )om)a &C=
A)rir 1lula <;? del rot1metro +asta o)tener un gasto de =6 litros por miniuto 'egistrar en la ta)la de datos experimentales la presi.n o)serada en el man.metro a la sa lida del transmisor de presi.n di2erencial3
(odi/car el gasto olumDtrico a => litros por minuto3
'egistrar la presi.n o)serada en el man.metro3 'epetir pasos =5 , = para los restantes gastos olumDtricos se@alados en la ta)la de datos experimentales3 Una e4 terminadas las lecturas del tramo C% regular el rot1metro a 7 litros aproximadamente , a)rir totalmente la 1lula
'epetir pasos del == al =F en el tramo (N
Cerrar 1lula de la línea de tu)o recto3
A)rir 1lulas
'epetir procedimiento del paso =6 al =F9 para cada uno de los tramos de la línea de accesorios3 La cual contiene los tramos A&9 E#9 ;3: , OP #inalmente cerrar la 1lula <;? del rot1metro3
TABLA DE DATOS EXPERIMENTALES
Datos Experimentales de la Línea de T!o re"to G# Tramo C%D Tramo I%. Tramo M%N Corrid l$min &CCl'( &CCl'( &/+( a )P )P )P *+,$"m*+,$"m*+,$"m= >
=6 =>
>3F 53?
>3? ?3?
? 5 H G 7
=5 =H =7 >6 >> >5
3F G3 =63= =>3H =53F =G3
537 H3H 73 =63 =>3H =3H
= =35 =3G >35 >37 ?35 536 53G
Datos experimentales Ramal de A""esorios
Corrida
G# l$min
1 5 ' 9 7 3 6
12 11' 17 16 -2 --'
Tramo Tramo A% Tramo G%/ B Codos E%0 Glo!o &/+( &CCl'( &/+( )P Compe )P *+,$"m rta *+,$"m)P *+,$"m345 643 747 849 1845 1541 1943 11-4-241747 --49 -'43 -141 -349 -847 -9 5545'48 5149 5343 53
C:LC;LOS
Tramo O%P &CCl'( )P *+,$"m-
841 11749 -146 -745 5-41
L
∆ Pp= ∆ H
gc
Para el tramo C% ( 1585 Kgf / m 3− 997.07 Kg / m 3 )∗9.81 m / s 2
∆ P 1=0.029 m
9.81 Kg
−
m − s 2 kgf
P=J =G36 g2Bm> P>J >3>7 g2Bm> P?J ?53HF g2Bm> P5J 5536F g2Bm> PJ F3?7 g2Bm> PHJ G5367 g2Bm> PGJ 7G3H6 g2Bm> P7J =6>37F g2Bm> Para el tramo I$ ( 1585 Kgf / m 3− 997.07 Kg / m 3 )∗9.81 m / s 2
∆ P 1=0.023 m
9.81 Kg
P=J =?3>>?F g2Bm> P>J =F356=HF g2Bm> P?J >73>>6H5 g2Bm> P5J ?7376??7 g2Bm> PJ 5F3FG56 g2Bm> PHJ H=3G?>H g2Bm> PGJ G536GF=7 g2Bm> P7J F=3G=G67 g2Bm>
−
m − s 2 kgf
Para el tramo (N ( 13546 K gf / m 3− 997.07 Kg / m 3 )∗9.81 m / s 2
∆ P 1=0.01 m
9.81 Kg
−
m − s 2 kgf
P=J =>357F? g2Bm> P>J =?63677G> g2Bm> P?J =?53>G?= g2Bm> P5J >3FF7=G> g2Bm> PJ >H=36=GG55 g2Bm> PHJ ?7=357G5G> g2Bm> PGJ 6=3FG> g2Bm> P7J 7F3GFFG= g2Bm> )" C1lculos de la elocidad de -u*o del -uido V =
A 1=
3.1416 4
∗0.0266
2
A=J 63666G=7 A 2=
3.1416 4
∗0.01579
2
A>J 63666=F7=F
%onde el ; de)e estar en m?Bs L / min∗1 m 3 ∗1 min 1000 L Gv =10 60 sg
;=J 63666=HHHHG ;>J 63666> ;?J 63666>?????
Gv A
de donde
π 2 A = ∗di 4
;5J 63666>HHHHG ;J 63666? ;HJ 63666?????? ;GJ 63666?HHHHG ;7J 636665 Para el tramo C% e I$ V =
000166667 m 3
/s
0.000555718 m 2
<=J 63>FFF=>6F <>J 63?F7F6= <5J 635GF7H66=5 <J 63?F75>= 6=G =
mBs mBs mBs mBs mBs mBs mBs mBs
Para el tramo (N V =
000166667 m 3
/s
0.000195819 m 2
<=J 637==>577>= <>J =36>=?6GG 6>7HH >6FH> 5GH67 <7J >365>G6==
mBs mBs mBs mBs mBs mBs mBs mBs
c" C1lculo del nKmero de 'e,nolds
ℜ=
di∗v ∗ ρ μ
Para el tramo C% e I$ ℜ=
0.0266 m
∗0.2999 m / s∗007.07 kg / m 3 0.000891
kg . s m
'e=J 7F>G3?7>77= 'e>J =6G=>37F5H 'e?J =>5F73??H6? 'e5J =5>7?37=>H= 'eJ =H6HF3>7F=F 'eHJ =G753GHGH 'eGJ =FH563>5>?5 'e7J >=5>3G=7F= Para el tramo (N ℜ=
∗0.8511 m / s∗007.07 kg / m 3
0.01579 m
0.000891
kg .s m
'e=J =6?F3=H?6 'e>J =765H3FFHG 'e?J >=6537>7>7 'e5J >56H>3HH67F 'eJ >G6G635F? 'eHJ ?66G73?>H== 'eGJ ??67H3=7G> 'e7J ?H6F?3FF=?? d" C1lculo de la rugosidad relatia
'ugosidad A)soluta de :ierro Comercial8 6366665H m
'ugosidad A)soluta de :ierro ;alani4ado8 63666= m Rugosidad Relativa =
ε di
Para el Tramo C% de +ierro comercial de = in3 Rugosidad Relativa =
0.000046 0.0266
'ugosidad 'elatia J 6366=G>F?>? Para el Tramo I$ de +ierro ;alani4ado de = in3 Rugosidad Relativa =
0.00015 0.0266
'ugosidad 'elatia J 6366H?F6F7
Para el tramo (N de +ierro galani4ado de in3 Rugosidad Relativa =
0.00015 0.01579
'ugosidad 'elatia J 6366F5FFH7?
e" C1lculo del 2actor de 2ricci.n de %irc, Tomando en cuenta los alores o)tenidos anteriormente de rugosidad relatia , el NM de 'e,nolds podemos conocer el 2actor de 2ricci.n por medio de el diagrama de mood, lleando a ca)o una interpolaci.n de los mismos3
0a"tor C%D
0a"tor I%.
636?5 636?? 636?? 636?> 636?> 66?= 636?= 636?6
6365 636?F5? 636?77H 636?7>F 636?GG> 636?G> 636?H7 636?H
0a"tor M%N 6365> 6365=7 6365==H 63656G5 63656?> 636?FF 636?F57 636?F
2" C1lculo de las caídas de presi.n te.ricas f ∗ L∗v = 2 di g
2
! = ρ (
g ) gc
∆ P" = !
Para el tramo C% 2
∗1.5 m∗0.2999 m / s ∆ P" = ∗997.07 kg / m 3 2∗0.0266 m∗9.81 m / s 2 0.034
1
P=J 73GH56?F7G P>J =>35?5H>F7 P?J =H3HG>>FG6> P5J >=355H=>=6F PJ >H3G>=HH>7 PHJ ?>35G766HF PGJ ?73HG=F>5= P7J 53>75?6F5
g2Bm> g2Bm> g2Bm> g2Bm> g2Bm> g2Bm> g2Bm> g2Bm>
Para el tramo I$ 2
∗1.5 m∗0.2999 m / s ∆ P" = ∗997.07 kg / m 3 2∗0.0266 m∗9.81 m / s 2 0.04
1
P=J=63?=6H?=5 P>J=53H?G56?G P?J=F3H?>7F>7 P5J>3>HH7?66 PJ?=36>>7FGH PHJ?7356G==F PGJ53H?HG>G6 P7J?356??>G
g2Bm> g2Bm> g2Bm> g2Bm> g2Bm> g2Bm> g2Bm> g2Bm>
Para el tramo (N 2
∗1.5 m∗0.8511 m / s ∆ P" = ∗997.07 kg / m 3 2∗0.01579 m∗9.81 m / s 2 0.042
1
P=J=5H377?>5> P>J>6F3?FHG6 P?J>7>3=????>= P5J?H53G565HGG PJ5H37HH?G5 PHJ73=H?>=5 PGJHH73>FFFFF P7JG73H==5
g2Bm> g2Bm> g2Bm> g2Bm> g2Bm> g2Bm> g2Bm> g2Bm>
g" C1lculo de las relaciones de caídas de presi.n3
P ∆ P¿ # − $ ¿
P ∆ P¿ % − & ¿ ¿ ¿ a =¿
a=
17.05 13.52239
a=J =3>H67HFH g2Bm> a>J =3?6?6?6?6? g2Bm> a?J =3>>F=HHHHG g2Bm> a5J =3=?H?H?H?H g2Bm> aJ =3=77>?>F5 g2Bm> g2Bm> aHJ =3> aGJ =3=7>?FH7? g2Bm> a7J =3=>=GF57G> g2Bm> P ∆ P¿ ' − (
¿
P ∆ P¿ % − &
¿ ¿ ¿ ) =¿
)=
125.4893 13.52239
)=J F3>76==>5H g2Bm> )>J H3G>HHG5H g2Bm> )?J 53GGFF6FF g2Bm> )5J H3FG?=H?=H g2Bm> )J 3>>?6HH= g2Bm> )HJ H3=GFHG=67> g2Bm> )GJ H3GGF=?? g2Bm> )7J H35?6H5>6? g2Bm>
" ∆ P¿ # − $ ¿
" ∆ P¿ % − & ¿ ¿ ¿ c= ¿
8.7640
c=
10.3103
c=J 637 g2Bm> c>J 6375FH6H7F7 g2Bm> c?J 6375F>6>>H g2Bm> c5J 63757G775 g2Bm> cJ 63757?H?= g2Bm> cHJ 6375H?G75 g2Bm> cGJ 6375G5GH>G g2Bm> c7J 6375G>>>>>> g2Bm> " ∆ P¿ ' − (
¿
" ∆ P¿ % − &
¿ ¿ ¿ d =¿
d=
146.8832 10.3106
d=J =53>5GFFH g2Bm> d>J =53?6G>=F? g2Bm> d?J =53?G655=>? g2Bm> d5J =535?5>> g2Bm> dJ =536>H=H7> g2Bm> dHJ =53?>H>G7? g2Bm>
dGJ =53H5?6?67 g2Bm> d7J =53HF765G>H g2Bm>
L
A 1=
3.1416 4
∗0.0209
2
AJ 63666?5?6G= %onde el ; de)e estar en m?Bs L / min∗1 m 3 ∗1 min 1000 L Gv =10 60 sg
;=J 63666=HHHHG ;>J 63666> ;?J 63666>????? ;5J 63666>HHHHG ;J 63666? ;HJ 63666?????? ;GJ 63666?HHHHG ;7J 636665
V =
000166667 m 3
/s
0.000343071 m 2
<=J 6357767677 mBs <>J 637>FHFG6H mBs 5 mBs
Gv A
de donde
π 2 A = ∗di 4
<5J 63GGG>F>F5= mBs <J 637G555F mBs mBs i" C1lculo de la caída de presi.n Pr1cticas por cada tramo de tu)o recto ∆ P= H ∆
( ρm − ρ )∗g gc
Para el tramo A& (13546 kg / m 3 −997.07 kg / m 3 )∗9.81 m / s
∆ P= 0.073 m
9.81 kg
P=JF=H36G=7F P>J==F>3=57? P?J=H5?3F6F7? P5J>56F3?F5H PJ>7>?36F> PHJ?563FG PGJ5=HH3>55GH P7J5G?63F5HH=
−
m . s2 kgf
g2Bm> g2Bm> g2Bm> g2Bm> g2Bm> g2Bm> g2Bm> g2Bm>
Para el tramo E# ( 1585 kg / m 3 −997.07 kg / m 3 )∗9.81 m / s
∆ P= 0.087 m
9.81 kg
P=J=3=5FF= g2Bm> P>JG63=H g2Bm> P?JF>3?66= g2Bm> P5J==73GH=7H g2Bm> PJ=53>=7G= g2Bm> PHJ=G536>G>7 g2Bm> PGJ>63=7GG g2Bm> P7J>=G3?5= g2Bm> Para el tramo ;:
−
m . s2 kgf
( 13546 kg / m 3−997.07 kg / m 3 )∗9.81 m / s
∆ P= 0.066 m
9.81 kg
−
m .s2 kgf
P=J 7>73>>F?7 g2Bm> P>J ==HG3665F g2Bm> P?J =637G=H g2Bm> P5J >67?3=>>?7 g2Bm> PJ >H5G37>5>? g2Bm> PHJ ?=?G3>?> g2Bm> PGJ ?F>3F=>F g2Bm> Para el tramo OP ( 1585 kg / m 3 −997.07 kg / m 3 )∗9.81 m/ s
∆ P= 0.091 m
9.81 kg
−
m .s 2 kgf
P=J ?36=H? g2Bm> P>J G63=H g2Bm> P?J FG36675 g2Bm> P5J =>73=H7G5 g2Bm> PJ =53H>F g2Bm> PHJ =773G>? g2Bm>
*" Calculo de las caídas de presi.n en los codos , 1lulas ∆ P( Acceso*io )= ∆ P 'anomet*o $ife*encial − L
∆ P+− P 2m
Para los codos ∆ P(#+$+, )= 916.07189 + 53.50163 kgf / m 2− 0.655 m
PC=JF>36=G?H> PC>J=>?F3F5?6= PC?J=G6F3=576=? PC5J>5F3776?7
/ m 2
53.50162 kgf 2m
PCJ>F>G35F5FF PCHJ?GG37G?HHF Para la 1lula de compuerta ∆ P(Val #om) =51.14991 + 53.50163 kgf / m 2−1.07 m
/ m 2
53.50162 kgf 2m
P7=HGF PJ=6?3?76F5 P5= P=G3==FH6F5 PH=3G75H= Para la 1lula de glo)o ∆ P(Val Glo )=828.22938 + 53.50163 kgf / m 2−0.22 m
53.50162 kgf
/m2
2m
P<;=J 7G3757?6G P<;>J =>>F375=5=5 P<;?J =F>3>6F=>= P<;5J >=FG3=F>F P<;J >G7355=66 P<;HJ ??63=F7>>> " Calculo de la longitud e0uialente a)soluta !Le" ¿ A##-,+R%+ =
∆ P A##-,+R%+ ∆ P+ − P 2m
Para los codos ¿#+$+, =
952.0517362 53.50163 2m
LeC=J?37FH?5GF m tu)o dos codos LeC=J?3=566GH>? m tu)o dos codos
LeC=J?3>?G6FF m tu)o dos codos LeC=J?73F5>>>H>7 m tu)o dos codos LeC=J?G37HF5H7 m tu)o dos codos LeC=J?G3F=H=FG> m tu)o dos codos Para la 1lula de Compuerta ¿Valvulade #omp =
76.02816795 53.50163 2m
Le375>67GF=> LeJ >3F? Le37??6?6?6? Le3G7?>==66F Le3767?>HFFH Le3GG5>?HGH Para la 1lula de ;lo)o ¿Valvulade Glo)o =
875.8458307 53.50163 2m
Le<;=J ?>3G56F6>HF Le<;>J ?537H?H66F5 Le<;?J ?>37>H=F55? Le<;5J ?53>7F?>> Le<;J ?H36>7>6>=> Le<;HJ ?36>H677? l" Calculo de la longitud de e0uialente relatia !LeBdi"3 Long≡*ela tiva=
¿ A##-,+R%+
Para los codos
di
Long≡*elativa =
35.5896 0.0209 m
Lec=J =G6>37???F Lec>J=H7=3?5??H Lec?J=H73F75? Lec5J=7H?3>H55= LecJ=7==3G6F5> LecHJ=7=53=G6?>=
m de tu)oBaccesorio m de tu)oBaccesorio m de tu)oBaccesorio m de tu)oBaccesorio m de tu)oBaccesorio m de tu)oBaccesorio
Para la 1lula de compuerta Long≡*elativa =
2.8420 0.0209 m
Lec=J =?3F76HGH m de tu)oBaccesorio Lec>J =563=F=?7GH m de tu)oBaccesorio Lec?J =?3=H7F= m de tu)oBaccesorio Lec5J =??3=HGFF6F m de tu)oBaccesorio LecJ =?53?HFG=>G m de tu)oBaccesorio LecHJ =?>3G?7H6= m de tu)oBaccesorio Para la 1lula de compuerta Long≡*elativa =
32.7409 0.0209 m
Lec=J =HH36?H7 m de tu)oBaccesorio Lec>J =HH73==57GG m de tu)oBaccesorio Lec?J =G63H?=?=> m de tu)oBaccesorio Lec5J =H5635G?G m de tu)oBaccesorio LecJ =G>?37?G5>> m de tu)oBaccesorio LecHJ =HG3F6F=5 m de tu)oBaccesorio
TABLA DE RES;LTADOS
Resltados de la Línea de T!o re"to Tramo de t!o re"to C%D Corri G# )P Gm )Pp ? Re @ , da l$m *+$ *+,$ m$s di n > m=
=6
>
=>
?
=5
5
=H
=7
H
>6
G
>>
7
>5
636> F 6365 ? 636 F 636G 63=6 = 63=> H 63=5 F 63=G
F73> 5> G=G37 F 7?G3 ? FG3= 7 =6GH3 7? ==FH3 57 =?=H3 =? =5?3 G7
=G36 >3>7 ?53HF 5536F 73?7 G5367 7G3H6 =6>37F
63>F FF 63? F7 635= F7 635G F7 63? F7 63F F7 63H F7 63G= FG
7F>G3? 7 =6G=>3 7 =>5F73 ?? =5>7?3 7= =H6HF3 >7 =G753 GH =FH563 >5 >=5>3 G=
6366 =G 6366 =G 6366 =G 6366 =G 6366 =G 6366 =G 6366 =G 6366 =G
636? 5 636? ? 636? ? 636? > 636? > 636? = 636? = 636? 6
Resltados de la Línea de T!o re"to Tramo de t!o re"to I%.
0
)PT
6366 7G 636= >5 636= HG 636> = 636> H7 636? > 636? 7G 6365 5
73GH5 6 =>35? 5H =H3HG >> >=355 H= >H3G> = ?>35G 7 ?73HG = 53>7 5?
Corri G# )P Gm da l$m *+$ n > =
=6
>
=>
?
=5
5
=H
=7
H
>6
G
>>
7
>5
636> ? 636? ? 6365 7 636H H 6367 63=6 63=> H 63= H
F73> 5> G=G37 F 7?G3 ? FG3= 7 =6GH3 7? ==FH3 57 =?=H3 =? =5?3 G7
)Pp ? *+,$ m$s m=?3>> ? =F356= H >73>>6 H ?7376? ? 5F3FG5 6 H=3G?> H G536GF = F=3G=G 6
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CONCLUSIONES Puedo concluir 0ue se lograron los o)*etios planteados9 ,a 0ue logramos determinar los 2actores 0ue in-u,en en la caída de presi.n en cada una de las tu)erías 0ue se mane*aron en esta pr1ctica9 tanto de tu)o recto en sus di2erentes di1metros , materiales9 , tam)iDn en la tu)ería donde se encuentran los accesorios9 tales como son los codos9 , las 1lulas de compuerta , de glo)o9 de igual manera para todos , cada uno de las partes de la tu)ería logramos determinar los 2actores de 2ricci.n , las rugosidades9 tam)iDn nos dimos cuenta 0ue la cantidad en metros de tu)ería en realidad a2ecta a las caídas de presi.n en codos , 1lulas9 logrando así con/rmar 0ue los resultados o)tenidos de manera
experimental son correctas comparadas con los datos o)tenidos te.ricamente9 así como tam)iDn la regulaci.n de los gastos olumDtricos te.ricos 2ueron adecuados durante la experimentaci.n ,a 0ue los resultados o)tenidos a traDs de estos datos son 2aora)les3 Tomando así en consideraci.n cada uno de los datos recopilados durante la experimentaci.n , la comparaci.n de los mismos con los te.ricos9 nos da pauta para poder decir 0ue es satis2actoria3
O&SE'
la tu)ería9 tomando esto en consideraci.n para el de error de la misma3
&I&LIO;'A#IA (anuela de La)oratorio de #lu*o de #luidos
