Perdida de Carga en Tuberias Labb

8/19/2019 Perdida de Carga en Tuberias Labb

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ERDIDA DE CARGA EN TUBERIAS

EQUIPO DE PERDIDAS EN TUBERÍAS Y ACCESORIOS.

Descripción:

Sistema de tuberías de distinto material y sección, cuenta con todos los

accesorios de instalación para distribuciones. La medida de las pérdidas de

presión se hace a través de dos manómetros con dos tubos comunicantes.

La medida se realiza a través de tomas de presión de forma toroidal, que se

encuentran instaladas en las tuberías y accesorios. Todo montado en un

panel de tablero melamínico.

Prácticas Realizables:

• Pérdidas primarias en tuberías.

• Curva coeficiente de fricción- número de Reynolds.

• Curva pérdida de carga – velocidad.

• Pérdidas secundarias en accesorios.

• Curva pérdida de carga – velocidad (para un accesorio cualuiera!.

• "eterminación del coeficiente de carga secundaria en accesorios y comparación con lo

obtenido en tablas #idr$ulicas.

• "eterminación del coeficiente de fricción en tramos de redes de tuberías.

• %uberías en serie y en paralelo.

• Pérdida total de carga en redes de tuberías.

Componentes del equipo

• &omba eléctrica para impulsión

• %uberias'

Elemento imensión Tuberíascomponentes!

"u#osa de $% &.'m

"u#osa de &( &.'m

"u#osa de )% &.'mLisa de $% &.'m

Lisa de &( &.' m

Lisa de )% &.' m Tablero conestructura de

soporte met*lico

+-&--&+mm

os /anómetros &.0 m. de lar#o,


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diferencialesde tubo de

vidrio de 1 mm.

Accesorios

2n 3ue#o de cuatro ca4erías peque4as de distinto di*metro y material.2n 3ue#o de man#ueras de pl*stico para cone5iones. Tanque de alimentación.

Número de Reno!ds" #$%o !&min&r '$r($!en'o.

Los primeros e5perimentos cuidadosamente documentados del rozamientoen 6u3os de ba3a velocidad a través de tuberías fueron realizadosindependientemente por 7oiseuille y por 8a#en. El primer intento de incluirlos efectos de la viscosidad en las ecuaciones matem*ticas se debió a 9aviere, independientemente, a Sto:es, quien perfeccionó las ecuaciones b*sicas

para los 6uidos viscosos incompresibles. ;ctualmente se las conoce comoecuaciones de 9avier


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presión debería ser proporcional a la velocidad de 6u3o. Los e5perimentosdemostraron que esto sólo era cierto para velocidades ba3as> paravelocidades mayores, la caída de presión era m*s bien proporcional alcuadrado de la velocidad.

Este problema se resolvió cuando "eynolds demostró la e5istencia de dostipos de 6u3o viscoso en tuberías. ; velocidades ba3as, las partículas del6uido si#uen las líneas de corriente ?6u3o laminar@, y los resultadose5perimentales coinciden con las predicciones analíticas. ; velocidades m*selevadas, sur#en 6uctuaciones en la velocidad del 6u3o, o remolinos ?6u3oturbulento@, en una forma que ni siquiera en la actualidad se puede predecircompletamente.

"eynolds también determinó que la transición del 6u3o laminar al turbulentoera función de un Anico par*metro, que desde entonces se conoce comonAmero de "eynolds. Si el nAmero de "eynolds ?que carece de dimensiones y

es el producto de la velocidad, la densidad del 6uido y el di*metro de latubería dividido entre la viscosidad del 6uido@ es menor de +.---, el 6u3o através de la tubería es siempre laminar> cuando los valores son mayores aB--- el 6u3o es turbulento.

El concepto de nAmero de "eynolds es esencial para #ran parte de lamoderna mec*nica de 6uidos.

2na medida de turbulencia es un término carente de dimensión llamadonAmero de "eynolds, que se deCne matem*ticamente con la si#uientefórmula!

V D velocidad media del 6u3oD D di*metro de la tuberíaυ D viscosidad cinem*tica del 6uido μD coeCciente de viscosidad

Los 6u3os turbulentos no se pueden evaluar e5clusivamente a partir de laspredicciones calculadas, y su an*lisis depende de una combinación de datos

e5perimentales y modelos matem*ticos> #ran parte de la investi#aciónmoderna en mec*nica de 6uidos est* dedicada a una me3or formulación dela turbulencia.

7uede observarse la transición del 6u3o laminar al turbulento y lacomple3idad del 6u3o turbulento cuando el humo de un ci#arrillo asciende enaire muy tranquilo.


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;l principio, sube con un movimiento laminar a lo lar#o de líneas decorriente, pero al cabo de cierta distancia se hace inestable y se forma unsistema de remolinos entrelazados.

P)rdid&s de ener*+& de(ido & !& ,ricción.

;l circular el a#ua por una tubería, dado que lleva una cierta velocidad quees ener#ía cinética, al rozar con las paredes de la tubería pierde parte de lavelocidad por la fricción que se produce entre el material y el líquido contrael sólido de las paredes. Entre mayor es la velocidad mayor ser* el roce.-&c'or de ,ricción. Ec$&ción de D&rc.

La ecuación de arcy el propio factor de fricción bastante comple3a de los par*metros de6u3o, la viscosidad cinem*tica del 6uido en movimiento y del #rado deru#osidad de la pared de la tubería. Hon el dia#rama de /oody, se puedeobtener la r*pida determinación del factor de fricción siempre que seconozcan la ri#urosidad relativa de la tubería y el nAmero de "eynold para el6u3o considerado.

El coeCciente de fricción f es función del nAmero de "eynolds ?"e@ y delcoeCciente de ru#osidad o ru#osidad relativa de las paredes de la tubería?Ir@!

f f (Re) *r !+ *r * , "

• ' densidad del agua (g,m/!

• 0' viscosidad del agua (12s,m3!

• *' rugosidad absoluta de la tubería (m!

En la si#uiente tabla se muestran al#unos valores de ru#osidad absolutapara distintos materiales!

RUGOS!"! "#SO$U%" !& '"%&R"$&S


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'aterial ( )mm* 'aterial ( )mm*

Pl$stico (P4) P5C! 6)6678 9undición asfaltada 6)6:-6)7;

Poliéster reforcero comercial y soldado 6)6/-6)6?

%ubos de latón o cobre 6)6678 @ierro forAado 6)6/-6)6?

9undición revestida de cemento 6)663= @ierro galvani


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• /oody ?&1@ consi#uió representar la e5presión de Holebroo:


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4n donde'

• #' pérdida de carga o de energía (m!

• ' caudal (m/,s!

• C' coeficiente de rugosidad (adimensional!

• "' di$metro interno de la tubería (m!

• D' longitud de la tubería (m!

En la si#uiente tabla se muestran los valores del coeCciente de ru#osidad de8azensbesto cemento 7=6 @ierro galvanicero nuevo 7=6-786

@ierro fundido) /6 aEos de edad F8-?6 >cero 7/6

@ierro fundido) =6 aEos de edad :=-;/ >cero rolado 776

Concreto 736-7=6 Data 7/6

Cobre 7/6-7=6 Badera 736

@ierro dúctil 736 @ormigón 736-7=6

P)rdid&s de c&r*& en sin*$!&rid&des.

;dem*s de las pérdidas de car#a por rozamiento, se producen otro tipo depérdidas que se ori#inan en puntos sin#ulares de las tuberías ?cambios de

dirección, codos, 3untas...@ y que se deben a fenómenos de turbulencia. La

suma de estas pérdidas de car#a accidentales o localizadas m*s las pérdidas

por rozamiento dan las pérdidas de car#a totales.


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Salvo casos e5cepcionales, las pérdidas de car#a localizadas sólo se pueden

determinar de forma e5perimental, y puesto que son debidas a una

disipación de ener#ía motivada por las turbulencias, pueden e5presarse en

función de la altura cinética corre#ida mediante un coeCciente empírico ?K@!

> , E 3 )5 7 59*

4n donde'

• #' pérdida de carga o de energía (m!

• G' coeficiente empírico (adimensional!

• v' velocidad media del fluAo (m,s!

• g' aceleración de la gravedad (m,s3!

El coeCciente (K( depende del tipo de sin#ularidad y de la velocidad media

en el interior de la tubería. En la si#uiente tabla se resumen los valores

apro5imados de (K( para c*lculos r*pidos!

"$OR&S !&$ CO&FC&A%& E &A PHR!!"S SAGU$"R&S

"ccidente E $7!

5$lvula esférica (totalmente abierta! 76 /86

5$lvula en $ngulo recto (totalmente abierta! 8 7F8

5$lvula de seguridad (totalmente abierta! 3)8 -

5$lvula de retención (totalmente abierta! 3 7/8

5$lvula de compuerta (totalmente abierta! 6)3 7/

5$lvula de compuerta (abierta /,=! 7)78 /8

5$lvula de compuerta (abierta 7,3! 8): 7:6

5$lvula de compuerta (abierta 7,=! 3= ?665$lvula de mariposa (totalmente abierta! - =6

% por salida lateral 7);6 :F

Codo a ?6H de radio corto (con bridas! 6)?6 /3

Codo a ?6H de radio normal (con bridas! 6)F8 3F


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Codo a ?6H de radio grande (con bridas! 6):6 36

Codo a =8H de radio corto (con bridas! 6)=8 -

Codo a =8H de radio normal (con bridas! 6)=6 -

Codo a =8H de radio grande (con bridas! 6)/8 -


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PÉRDIDA DE ENERGIA POR FRICCION EN TUBERIAS

1. DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO DE PRUEBAS.

El equipo consta de un circuito de tuberías de 7.F.H. y tubería

#alvanizado de M ramales, los dos e5ternos de ) de pul#ada de

di*metro, y los intermedios de &, ) y $ pul#ada de di*metros en los

cuales se encuentran ubicados accesorios como v*lvulas de paso,

compuerta de se#uridad ?macho@ y codos de 0N y 1-N.

Hada accesorio mencionado se encuentra ubicado entre dos tomas de

presión ?racores@, a los cuales se conecta un manómetro diferencial de

a#ua.

El 6u3o que circula por el circuito es suministrado por una bomba

centrifu#a de $ 87 de potencia y es re#ulado por las v*lvulas que

conforman el mismo, a manera de hacer circular en el ramal que se


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esté ensayando. ; la vez el 6u3o se mide con un rot*metro cuya escala

est* en litros por minuto ?lpm@.

2. OBJETIVOS.eterminar la pérdida de ener#ía por fricción en dos tuberías de 7FH

de di*metros &, ) y $ pul#ada, utilizando un manómetro diferencial

de a#ua.Homprobar la fórmula de arcy


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onde R es la viscosidad cinem*tica del a#ua en cmGs.

HlasiCcar el ré#imen de 6u3o de acuerdo al valor anterior. eterminar la ener#ía cinética para cada toma ?FG+#@. eterminar el coeCciente de fricción f despe3*ndolo de la fórmula de

arcy

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