UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERI INGENIERIA A MECANICA-ENER MECANICA-ENERGIA GIA
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERIA MECANICAENERGIA
PERDI DAS EN TU BERI AS Y ACCES ACCESOR ORII OS
CURSO: INGENIERIA TERMICA E HIDRAULICA EXPERIMENTAL PROFESOR : ING.HERNAN PINTO ESPINOZA INTEGRANTES:
BENITES HUARILLOCLLA ESTHER
RAMIREZ BRONCANO MIKE WESLEE
MORENO MELGAREJO LUIS
HUAMAN MATOS EMERSON
RODRIGUEZ GIRON KEVIN
BELLAVISTA-CALLAO
2013 1 a n i g á P
PERDIDAS EN TUBERIAS Y ACCESORIOS
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PERDIDAS EN TUBERIAS Y ACCESORIOS
PERDIDAS EN TUBERIAS.
A medida que un fluido fluye por un conducto, tubo o algún otro dispositivo, ocurren perdidas de energía debido a la fricción interna en el fluido. Como se indica en la ecuación general de la energía, tales perdidas de energía traen como resultado una disminución de la presión entre dos puntos del sistema de flujo .Es muy importante ser capaces de calcular la magnitud de dichas pérdidas de energía. Ecuación de Darcy para la pérdida de energía:
ℎ
2
En la que: -
hL = pérdida de energía debido a la fricción(N.m/N) L = longitud de la corriente de flujo(m) D = diámetro de conducto(m) v = velocidad de flujo promedio(m/s) f = Factor de fricción.
La ecuacion de Darcy se puede utilizar para calcular la pérdida de energía en secciones largas y rectas de conductos redondos, tanto para flujo laminar como turbulento. La diferencia entre los dos está en la evaluación del factor de fricción f que carece de dimensiones.
PERDIDAS DE FRICCION EN FLUJO LAMINAR. Cuando se tiene un flujo laminar, el fluido parece desplazarse en forma de varias capas, una sobre la otra. Debido a la viscosidad de fluido se crea una tensión de corte entre las capas del fluido. La energía se pierde del fluido mediante la acción de vencer a las fuerzas de fricción producidas por la tensión de corte. Facto de fricción para flujo laminar:
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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA-ENERGIA PERDIDAS DE FRICCION EN FLUJO TURBULENTO. Para flujos turbulentos de fluidos en conductos circulares resulta más conveniente utilizar la ecuación de Darcy para calcular la pérdida de energía debido a la fricción. No podemos determinar el factor de fricción, f , mediante un simple cálculo, como lo hicimos para un flujo laminar, pues el flujo turbulento no se conforma de movimientos regulares y predecibles. Es bastante caótico y está cambiando constantemente. Por estas razones debemos confiar en los datos experimentales para determinar el valor de f .
Rugosidad de pared de conducto (exagerada).
La pruebas han demostrado que el número adimensional f depende de otros dos números, también adimensionales, el número de Reynolds y la rugosidad relativa del conducto. Esta última es el cociente del diámetro, D, del conducto entre la rugosidad promedio, ϵ, de la pared del conducto. En la figura anterior se ilustra la rugosidad de la pared del conducto (exagerada) como la altura de los picos de las irregularidades superficiales. La condición de la superficie del conducto depende bastante del material con que está hecho el conducto y el método de fabricación.
Para conductos y tuberías disponibles comercialmente, el valor de diseño de la rugosidad de la pared, ϵ, ha sido determinada de la forma en que se muestra en la siguiente tabla.
Estos son solamente valores promedios para conductos nuevos y limpios. Se debe esperar que haya algo de variación, después de que un conducto ha estado en servicio durante algún tiempo, la rugosidad puede cambiar debido a la formación de depósitos sobre la pared, o debido a la corrosión.
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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA-ENERGIA MATERIAL (nuevo)
Rugosidad, ϵ (mm)
Rugosidad ,ϵ (pulg)
liso
liso
Cobre, latón, plomo
0.0015
6x10 -5
Hierro forjado, acero
0.046
0.002
Hierro fundido asfaltado
0.12
0.005
Hierro galvanizado
0.15
0.006
Hierro fundido
0.26
0.010
0.3 hasta 3.0
0.012-0.12
Vidrio, plástico
Concreto
Tabla 1. Rugosidad de conducto: valores de diseño
Uno de los métodos más extensamente empleados para evaluar el factor de fricción hace uso del diagrama de Moody que se presenta en la siguiente figura. El diagrama muestra el factor de fricción, f , graficado contra el número de Reynolds, N R, con una serie de curvas paramétricas relacionadas con la rugosidad relativa, ϵ/D. Estas curvas fueron generadas a partir de datos experimentales por L.F.Moddy.
Diagrama de Moody
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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA-ENERGIA Tanto f como NR están graficados en escalas logarítmicas, debido al amplio intervalo de valores encontrados. Para números de Reynolds menores que 2000, la línea recta muestra la relación F=64/NR para flujo laminar. Para 2000 < N R <4000, no se trazan curvas, pues se trata de la zona crítica entre flujo laminar y turbulento y no es posible predecir el tipo de flujo. Más arriba de NR =4000, se grafica la familia de curvas para diferentes valores de ϵ/D.
PERDIDAS MENORES EN SISTEMAS DE TUBERÍAS
Cuando en las tuberías existen codos, válvulas, etc., usualmente es necesario tener en cuenta las pérdidas de altura a través de estos accesorios, además de las pérdidas causadas por la fricción de las tuberías. Casi siempre se hace esto utilizando resultados experimentales. Esta información está dada por: ∆ℎ
Donde el coeficiente K se encuentra en numerosos manuales para los accesorios comerciales. No se hace distinción entre flujo laminar y flujo turbulento. La velocidad V puede estipularse en el manual como la velocidad promedio Q/A aguas arriba o aguas abajo hacia el accesorio o desde éste.
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ENSAYO: 1.- Tubería de Fe Galvanizado de ¾”
ℎ
2
D= 2=0.01905 m.
L= 231 cm <> 2.31 m
Datos experimentales: N°
V(ml)
t(s)
∆h(mmH2O)
1
1800
18.45
55
2
1620
12.47
106
3
1810
11.83
142
4
1880
10.98
174
5
1660
8.57
226
Experiencia N° 1:
= 1800x10-6 /18.45 =9.756x10-5(m3/s)
=
2
0.3423 m/s
= 0.076
Teórico:
=
= 6,5x103
De la tabla 1: para el Hierro galvanizado: ϵ = 0.15 mm
Rugosidad relativa = ϵ/D =0.15mm/19.05mm ≈ 8x10 -3
Del diagrama de Moody obtenemos f: 0.044
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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA-ENERGIA Experiencia N° 2:
= 1620x10-6 /12.47 =1.3x10-4(m3/s)
=
2
0.456 m/s
= 0.0825
Teórico:
=
= 8,7x10 3
De la tabla 1: para el Hierro galvanizado: ϵ = 0.15 mm
Rugosidad relativa = ϵ/D =0.15mm/19.05mm ≈ 8x10 -3
Del diagrama de Moody obtenemos f: 0.042
Experiencia N° 3:
= 1810x10-6 /11.83 = 1.53x10-4(m3/s)
=
2
0.537 m/s
= 0.0797
Teórico:
=
= 1.0x104
De la tabla 1: para el Hierro galvanizado: ϵ = 0.15 mm
Rugosidad relativa = ϵ/D =0.15mm/19.05mm ≈ 8x10 -3
Del diagrama de Moody obtenemos f: 0.041
Experiencia N° 4:
= 1880x10-6 /10.98 =1.712x10-4(m3/s)
=
2
0.6 m/s
= 0.0782
Teórico:
7
=
= 1.14x10 4
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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA-ENERGIA De la tabla 1: para el Hierro galvanizado: ϵ = 0.15 mm
Rugosidad relativa = ϵ/D =0.15mm/19.05mm ≈ 8x10 -3
Del diagrama de Moody obtenemos f: 0.041
Experiencia N° 5:
= 1660x10-6 /8.57 =1.937x10-4(m3/s)
=
2
0.68 m/s
= 0.079
Teórico:
=
= 1,3x104
De la tabla 1: para el Hierro galvanizado: ϵ = 0.15 mm
Rugosidad relativa = ϵ/D =0.15mm/19.05mm ≈ 8x10 -3
Del diagrama de Moody obtenemos f: 0.040
RESULTADOS: N°
f (experimental)
f (teórico)
1
0.076
0.044
2
0.082
0.042
3
0.080
0.041
4
0.078
0.041
5
0.079
0.040
% error
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2.-Válvula de 1”:
Datos experimentales: N°
V(ml)
t(s)
∆h(mmHg)
1
1660
13.68
99
2
1710
11.93
63
3
1780
10.49
56
4
1760
8.88
23
5
1740
8.01
10
ℎ ℎ
ℎ
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