Tablas y gráficos para el cálculo de pérdidas

Universidad de Carabobo Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Mecánica Departamento de Térmica y Energética

Semestre 1-2011

Prof. José Velásquez Velásquez

Tablas y gráficos del Instituto Hidráulico Tablas y gráficos de los laboratorios CRANE

Tablas de pérdidas para agua Pérdidas en accesorios y válvulas Gráficos de módulos de fricción Gráficos y tablas complementarias

Manejo de Fluidos

Las tablas de pérdidas por fricción del I.H. fueron realizadas mediante pruebas experimentales realizadas con agua fluyendo en tuberías limpias y nuevas de: Acero o hierro forjado (cédula 40). Hierro fundido con recubrimiento asfáltico Acero – cédula 20



Manejo de Fluidos Tablas de pérdidas por fricción en agua

Viscosidad cinemática igual o menor a 1.130 centistokes.

El envejecimiento de tuberías está fuera del alcance de este manual.

No deben ser usadas en problemas que involucren mezclas de – sólidos – líquidos.



Manejo de Fluidos Diámetro nominal de la tubería en pulg.

Material Cédula Diámetro interno (pulg) Rugosidad relativa de la tubería

Caudal que pasa dentro de la tubería, en gpm. Velocidad del fluido dentro de la tubería (ft/s)

Velocidad 2/2g

Pérdidas generadas por el paso del agua dentro de la tubería, están dadas por cada 100 ft de tubería.



Manejo de Fluidos



Manejo de Fluidos

Tubería de hierro fundido con recubrimiento de asfalto

Tubería de Acero cédula 40


Tablas de pérdidas para agua Pérdidas en accesorios y válvulas Gráficos de módulos de fricción. Gráficos y tablas complementarias

Manejo de Fluidos

Diámetro externo de la tubería en pulg.



Manejo de Fluidos

Tubería de hierro fundido. Diámetro interno de la tubería en pulg.

Tubería de Acero

hL



Manejo de Fluidos La pérdida causada por válvulas o accesorios son calculadas por:

hL : Pérdida de carga de la válvula o accesorio. K: Coeficiente de resistencia para válvulas o accesorios. V: Velocidad promedio. g: Aceleración de la gravedad.

El término V2 /2g puede ser tomado directamente de las tablas de pérdidas en tuberías.



Manejo de Fluidos

Los coeficientes de resistencia decrecen con incremento El valor de el tamaño de D dado en de las válvulas y las tablas es nominal. accesorios.

Las válvulas y accesorios con brida exhiben valores bajos de los coeficientes de resistencia.

Para velocidades por debajo de los 15 ft/s, las válvulas check y las válvulas de pie estarán parcialmente abiertas.



Manejo de Fluidos



Manejo de Fluidos



Manejo de Fluidos



Manejo de Fluidos



Manejo de Fluidos



Manejo de Fluidos



Manejo de Fluidos Coeficiente de resistencia para tuberías doblada a 90°

Rugosidad relativa



Manejo de Fluidos

Ángulo de deflexión



Manejo de Fluidos



Manejo de Fluidos



Manejo de Fluidos

Valores de K Aplica sólo para valores de θ entre

7,5 y 35°

Ángulo cónico de incremento en grados (θ)



Manejo de Fluidos



Manejo de Fluidos Pérdidas por fricción para fluidos Viscosos

El valor de M leído en las tablas se incorpora directamente en la ecuación. De la figura 5 hasta la 17, del manual del instituto hidráulico, se presentan los gráficos de módulo de fricción (M) para fluidos de diferentes viscosidades, en varios tamaños de tuberías (Ø de ½ - 12 pulg), nuevas, de acero y cédula 40.



Manejo de Fluidos

Módulo de fricción vs Caudal

a í r e b u t e d t f 0 0 1 a d a c r o p n ó i c c i r f e d o l u d ó M

ZONA LAMINAR

ZONA TURBULENTA ZONA INESTABLE

Caudal (gpm)

D. nominal, material y D. interno



Manejo de Fluidos Ejemplo: Calcule las pérdidas de un fluido con viscosidad de 800 SSU a través de una tubería de acero con un Dn=3/4”con una longitud de 6 ft, por

M=60

ella pasan 6 gpm.

Línea de viscosidad a 800 SSU

Tamaño de la tubería



Manejo de Fluidos TUBERÍAS LISAS FLUJO LAMINAR FLUJO COMPLETAMENTE TURBULENTO

ZONA COMPLETAMENTE TURBULENTA

n ó i c c i r f e d r o t c a F

ZONA TURBULENTA

ZONA EN INESTABLE

Fig. 19: f para tuberías nuevas de Hierro fundido con recubrimiento asfáltico

o n r e t n i o r t e m á i D

Número de Reynolds



Manejo de Fluidos TUBERÍAS LISAS FLUJO LAMINAR


FLUJO COMPLETAMENTE TURBULENTO

ZONA COMPLETAMENTE TURBULENTA

ZONA TURBULENTA

ZONA EN INESTABLE

0 4 a l u d é C

o n r e t n i o r t e m á i D

Cédula 20

Diámetro interno

Número de Reynolds

Fig. 20: f para tuberías nuevas de acero o hierro forjado.



Manejo de Fluidos TUBERÍAS LISAS FLUJO LAMINAR


ZONA COMPLETAMENTE TURBULENTA ZONA TURBULENTA

ZONA EN INESTABLE

Fig. 21: f para tuberías nuevas de cualquier material.

D / E a v i t a l e r d a d i s o g u R

FLUJO COMPLETAMENTE TURBULENTO

Número de Reynolds



Manejo de Fluidos

Factor de Rugosidad Relativa para tuberías nuevas (Sólo para la zona completamente turbulenta)



Manejo de Fluidos Carta de viscosidad cinemática y del número de Reynolds



Manejo de Fluidos Curvas típicas del comportamiento de los fluidos tixotrópicos y dilatantes.

THIXOTROPIC: La viscosidad decrece mientras más se agite el fluido.

DILATANT: La viscosidad crece mientras más se agite el fluido.



Manejo de Fluidos

Gravedad específica del petróleo GE(60/60)

) F ( o e l ó r t e p l e d a r u t a r e p m e T

Gravedad específica del petróleo GE (T/60)



Manejo de Fluidos

Incremento porcentual en volumen por encima de 60 ºF



Manejo de Fluidos Índice de viscosidad – Aceites minerales.



Manejo de Fluidos

Viscosidad resultante de la mezcla entre dos fluidos



Manejo de Fluidos Tablas de conversión de las unidades de viscosidad.



Manejo de Fluidos Viscosidad de líquidos comunes



Manejo de Fluidos Propiedades del agua a varias temperaturas (40 – 705,4 ºF)



Manejo de Fluidos Especificaciones y dimensiones de las tuberías de hierro fundido.



Manejo de Fluidos Dimensiones de tubos de acero con y sin costuras.

S: pared delgada anteriormente designada de “peso estándar” X: pared delgada anteriormente designada de “extra fuerte” XX: pared delgada anteriormente designada de “doble extra fuerte”



Manejo de Fluidos


Coeficiente de resistencias para accesorios y válvulas Coeficiente de resistencia para placa orificio Coeficiente de resistencia para toberas

Manejo de Fluidos

Experimentalmente se ha encontrado que la variación de K con respecto al tamaño del accesorio, sigue la misma tendencia que la variación del factor de fricción con el diámetro de la tubería de acero comercial, cédula 40, en la zona completamente turbulenta (fCT).

K



cte f CT



Manejo de Fluidos



Manejo de Fluidos



Manejo de Fluidos



Manejo de Fluidos



Manejo de Fluidos



Manejo de Fluidos



Manejo de Fluidos VÁLVULAS DE RETENCIÓN Y CIERRE (continuación)



Manejo de Fluidos VÁLVULAS DE BOLA



Manejo de Fluidos



Manejo de Fluidos



Manejo de Fluidos


Coeficiente de resistencia para accesorios y válvulas Coeficiente de resistencias para placa orificio Coeficiente de resistencia para toberas

Manejo de Fluidos

K Tubería

1 





2

C 

2

4


Coeficiente de resistencia para accesorios y válvulas Coeficiente de resistencias para placa orificio Coeficiente de resistencia para toberas

Manejo de Fluidos

Continuación

Tablas y gráficos para el cálculo de pérdidas

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