accesorio perdidas locales

7/26/2019 Accesorio Perdidas Locales

1/24

CHAVEZ VASQUEZ GARY KRIS EDWARDUNC 8

PERDIDAS DE CARGAS LOCALES EN UNTUBERIA

MECNICA DEFLUIDOS II


2/24

PERDIDAS DE CARGAS LOCALES EN UNA TUBERIA

INDICE

INTRODUCCION02

OBJETIVOS.03

JUSTIFICACION..03

ALCANCES....04

REVISION DE LITERATURA...05

METODOLOGIA Y PROCEDIMIENTO.10

RESULTADOS Y DISCUSIN..12

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES....14

BIBLIOGRAFIA..15

ANEXOS..1

UNC 1


3/24


INTRODUCCION:

En esta prctica el problema a resolver especficamente es evaluar la perdida de

energa que ocasiona un fluido ya sea laminar o turbulento (por la viscosidad) al pasar

a travs de un tubo que sufre una disminucin del rea transversal en todo su

recorrido.

El anlisis del comportamiento que presentar el fluido puede ser calculado; con

errores muy insignificantes. Para este clculo se consider un caudal emprico de

.!" lts # seg.

$as prdidas de carga a lo largo de un conducto de cualquier seccin pueden ser

locales o de friccin% su evaluacin es importante para el mane&o de la lnea de

energa cuya gradiente permite reconocer el flu&o en sus regmenes' laminar%

transicional o turbulento% dependiendo de su viscosidad.

uando el fluido es ms viscoso abr mayor resistencia al despla*amiento y por

ende mayor friccin con las paredes del conducto% originndose mayores prdidas de

carga; mientras que% si la rugosidad de las paredes es mayor o menor abr mayores

o menores prdidas de carga.

Esta correspondencia de rugosidad+viscosidad a sido observada por mucos

investigadores% dando a la correspondencia entre los n,meros de -eynolds (-e)% los

parmetros de los valores de altura de rugosidad /0 y los coeficientes de friccin f0que determinan la calidad de la tubera.

OBJETIVOS:

UNC 2


4/24


Estudiar las prdidas de cargas debido a los accesorios que se instalan en un

tramo de la tubera% como codos% ensancamiento% contraccin% vlvula%

niples% trampa 1 etc. Estudiar en forma detallada las prdidas de carga lineal en conductos

circulares% teniendo una gran variedad de curvas que relacionan los

coeficientes deprdidas f0 en funcin del n,mero de -eynolds% apoyndonos

enel grfico de 2oody. onocer mtodos prcticos para determinar las prdidas locali*adas. 3eterminar la variacin de la prdida de carga con el caudal. Estudiar y sinteti*ar los datos obtenidos en la prctica con los datos que

obtenemos apoyndonos en referencias bibliogrficas% libros que usualmente

utili*amos para estos ensayos.

JUSTIFICACION:

omprobar que con el paso de un flu&o por los accesorios e4istir una prdida

de carga local% la cual calcularemos tericamente de acuerdo con algunosparmetros y comprobaremos el caudal real con las perdidas alladas.

ALCANCE:

E!UIPO Y "ERRAMIENTAS#

AGUA

UNC 3


5/24


VALDE GRADUADO

CRONOMETRO

ACCESORIOS PARA EL MOTAJE DE LA TUBERIA $VALVULA C"EC% &Tuber !e PVC !e "#$%%A&&e'(r)('*

5 vlvulas de compuerta.6 tapn6 7ee

6 8ee9daptadores (2aco y embra.)

odo de :odo de


6/24


p1

+z

1+

v12

2g=

p2

+z

2+

v22

2g+h p ..(1)

3onde'

hp=hfp+hfs.(2)

3onde'

fp= es la sumatoria de perdidas primarias o longitudinales. fs= Perdidas secundarias o% locales por accesorios.

9l ablar de prdidas en tuberas% lleva a estudiar los flu&os internos que sean

completamente limitados por superficies slidas con un grado de rugosidad seg,n

el material del cual estn fabricadas.

Este flu&o es muy importante de anali*ar ya %"que permitir dise?ar las redes de

tuberas y sus accesorios ms ptimos.

$as prdidas de energa que sufre una corriente cuando circula a travs de un

circuito idrulico se deben fundamentalmente a'

@ariaciones de energa potencial del fluido. @ariaciones de energa cintica.

-o*amiento o friccin.

1. PERDIDAS PRIMARIAS :

$lamadas perdidas longitudinales o prdidas por friccin% son ocasionadas por la

friccin del fluido sobre las paredes del ducto y se manifiestan con una cada de

presin.

Empricamente se eval,a con la formula de 39-8 + AEB1>9C'

UNC 5


7/24


hfp=fLV2

2 gD

3onde'

$ D longitud de la tubera. 3 D 3imetro de la tubera. @ D velocidad media del flu&o. f D factor de friccin de la tubera.

3e donde el factor de friccin de la tubera depende del =,mero de -eynolds

( -e ) y de la rugosidad relativa ( # 3 ) . Para esto se ace uso del 3iagrama de

2oody. >sicamente las Prdidas primarias son directamente proporcionales a la

longitud de la tubera.

PERDIDAS SECUNDARIAS:

7ambin conocidas como perdidas locales o puntuales% las cuales son originadas

por una infinidad de accesorios que se ubican dentro de un sistema de tuberas%

como por e&emplo'

@lvulas. odos. =iples. -educciones.

Ensancamientos. Fniones universales. Etc.

$a e4presin para evaluar las perdidas secundarias (en metros de columna

del fluido) es la siguiente'

h fs=

KLV2

2gD

3onde G es la constante para cada accesorio y depende del tipo de

accesorio% material y dimetro.

$uego la longitud equivalente ser'

Leq=KD

f

$a longitud equivalente se puede allar en manuales y libros.

UNC 6


8/24


En el equipo H2E+" de prdidas de carga local estudia las prdidas de

energa cintica de un fluido que circula por una tubera. Estas se deben

principalmente a variaciones bruscas de velocidad causadas por'

ambios bruscos de seccin.

Perturbacin del flu&o normal de la corriente% debido a cambios de direccinprovocadas por la e4istencia de un codo% curva% etc.

-o*amiento o friccin.

$as prdidas de carga que sufre un fluido al atravesar todos los elementos

e4presada en metros del fluido% puede calcularse con la siguiente e4presin'

hfs=KV2

2 g

3onde'

G D coeficiente de prdidas de carga. @D velocidad del fluido. I D diferencia de altura manomtrica. gD gravedad.

ELEMENTOS DEL SISTEMA DE TUBER+AS

En los sistemas de tuberas se encuentran los siguientes elementos'

@lvulas9ccesorios

V,-.u-'*

$as vlvulas tienen por finalidad el control del flu&o a travs del sistema. E4isten

diversos tipos de vlvulas fabricadas con distintos materiales y con ciertascaractersticas que dependen del fabricante. Entre los principales tipos de vlvulastenemos'

@lvula de compuerta

@lvula esfrica o de globo @lvula maco @lvula retentora

@lvula de agu&a

@lvula de diafragma @lvula de control automtico @lvula de seguridad

El servicio de cada una de estas vlvulas es diferente dependiendo de las

caractersticas de la @lvula en s.

A&&e'(r)('*

UNC 7


9/24


$os accesorios sirven para unir los diversos elementos del sistema as como para

darle la geometra (cambios de direccin% ramales% etc). $os accesorios puedenser' roscados% soldados% bridados y acampanados.

A&&e'(r)(' r('&!('* $os accesorios roscados se usan para &untas no

permanentes y dimetros menores a de 5 J0.

$os accesorios de fundicin maleable se designan seg,n la norma B1K


10/24


N)4-e 0.

METODOLOGIA Y PROCEDIMIENTO

1e comen* el armado de cada elemento en una tubera simple considerando un

caudal de salida de .!" litros#seg para el clculo terico del e4perimento.

1e reconoci cada elemento y se tomaron medidas para el clculo de las perdidas

locales de los accesorios% estos se basaron de diferentes elementos bibliogrficos%tomando como referencia estos libros de 2ecnica de fluidos) de 1otelo% -obert2ott% @. Liles% 1engel y entre otros autores para as compararlos y encontrar si esque se adaptan sus iptesis al inters local.)

1e supondr un caudal de .!" litros #seg para el dise?o idrulico y se allara la

velocidad. omo en este caso la velocidad allada es .M cumple con lasespecificaciones tcnicas mnimas normadas para la velocidad de agua en

tuberas

on el dato de la velocidad allamos las respectivas perdidas de cargas locales y

por friccin y luego procederemos a anali*ar el tipo de flu&o y el dibu&o de las lneasde carga respectivas.

hf=f

L

D

v2

2g

hL=k

v2

2 g

PROCESAMIENTO DE LA INFORMACION

D()*+# audal terico ' .!" lts#seg 3imetro de la tubera ' J plg

lculos de la velocidad terica'

UNC 2


11/24


Q = V*A

0.075m3

1000 seg=

V(0.52.54/100)2

4

V=0.592058=0.6m /seg

@erificamos el valor de f0 1abemos que'

R=

v . D

u

R=

0.60.0127

1.025106

R=7.43103

D=

0.0013

1.27=0.001023622

Entonces el f sale' f D .6: Tomando las medidas de la maqueta: onsideraremos que en a&amarca se usa una presin mnima de 6" m columna

de agua equivalente a6." Gg#cm5. (1eg,n la norma se considera 5 Gg#cm5 )

UNC 3


12/24


UNC 4

Coo ! "0

Coo ! 45

T!

N#$%!

V&%'(%) +!,

A)$-)o


13/24


UNC 5


14/24


alculando las prdidas de cada elemento con los datos de la velocidad.

6 alculamos las prdidas de carga por friccin asumiendo un plano ori*ontal.

TRAMO AB:

h f=0.019

0.62

29.81

0.09

0.0127+0.019

V22

29.81

0.06+0.1250.0127

h f=1.11076V2

2+0.000349m

5 alculamos las prdidas de carga por accesorios asumiendo un plano

ori*ontal.

TRAMO AB:

hLYEE=0.48

0.62

29.81=0.0088m

hLCODO45=0.4(

0.62

29.81)=0.0073m

hLTEE=1.7( 0.6

2

29.81 )=0.0312m

hl=CODO 45+TEE+YE+CODO 45=0.4( 0.62

29.81)+1.7( V22

29.81 )+0.48 V22

29.81+0.4(

2

hl=0.131498V22+0.007339m

UNC 6


15/24


Callamos la velocidad de salida en este tramo de acuerdo a la frmula de

>ernoulli.

1

!

2

!+"

1"

2+V1

2

2 g=V2

2

2 g+#f+#l

De donde:

V1 = 0.6 m/s

P2 = P atm = 0

P1 = 2 kg/cm2 o 20 m de columna de agua

Z1 = Z2 = 0 (mismo nivel)

1

!=

V22

2 g

V12

2g+#f+#l

2kg/$m 2=

V22

2 g

0.62

2 g+#f+ #l

2

kg

$m2104

m

1000Kg

m3

=V

2

2

2 g0.6

2

2 g+1.11076V

2

2+0.000349+0.131498V2

2+0.007339

UNC 7

Q2

Q1

3


16/24


V

2=0.3215m /seg

Por lo que las prdidas de carga quedaran'

h f=1.11076V22+0.000349=0.115159m

hl=0.131498V22+0.007339=0.020931m

3el caudal se tiene'

N6 D N5 O N

omo 96 D 95D 9 D 9 entonces d6 D d5 D d D d

V

1( %1 )

2=V2( %2 )

2+V3(%3 )

2

0.6=V

3+0.3215

V

3=0.2785m /seg

Fna ve* allada la velocidad con la cual se bifurca el caudal procedemos a allar

la velocidad en el otro tramo para as calcular sus respectivas prdidas de carga.

TRAMO AD:

UNC 8


17/24


Callamos la velocidad de salida de este tramo'

Ecuacin de >ernoulli en los puntos 9 y 3'

&

+V&

2

2g +"&=D +

VD2

2g +"D+#f+ #l

20000

998.23+

0.62

2' 9.81=

VD2

2' 9.81 [1+ 0.0190.0127 (0.745+0.4+2'1.7+0.4+5' 0.7+0.35+8.2)]+0.073

VD=0.1352m /s

on la velocidad allando las prdidas locales y por friccin'

UNC "


18/24


h f=0.0190.1352

2

29.810.06+0.06+0.09+0.14+0.06+0.05+0.06+0.085+0.07+0.07

0.0127

h f=0.00103

m

hLTEE=2' 1.7(

0.13522

29.81)=0.00316m

hL&D&T&DOR=0.4(

0.13522

29.81)=0.000373m

hLCODO90=

5' 0.7(

0.13522

29.81 )=0.00326m

hL()LE=0.35(

0.13522

29.81)=0.000326m

hLV&LV*L& DE +LO,O=8.2(

0.13522

29.81)=0.00764m

hLT=0.0146 m+0.0624 m+0.0073m+0.064m+0.0064m+0.1504 m

hLT=0.0148m

TRAMO AC:

omo la bifurcacin separa los caudales tenemos'

N D N< O N"%

omo 9 D 9< D 9" D 9 tenemos'

@ D @< O @"

.5!Q" D .6"5 O @"

@" D .6


19/24


TRAMO AC

h f=0.019 0.6

2

29.81

0.09

0.0127+0.019

0.27852

29.81

0.06

0.0127+0.019

0.14332

29.810.23+0.19+0.14+

0.0127

h f=0.004188m

TRAMO AC

hCODO 45=0.4(

0.62

29.81)=0.00734m

hTEE=21.7(

0.27852

29.81)=0.01344m

hTEE=21.7(

0.14332

29.81)=0.00356m

hCODO 90=40.7(

0.14332

29.81)=0.00293m

h&D&T&DOR=0.4(

0.14332

29.81)=0.00042m

UNC11


20/24


hV&LV*L& +LO,O=8.2(

0.14332

29.81)=0.00858

#l=CODO

45+TEE+CODO

90+&D&T&DOR+V&LV*L& +LO,O=

0.03627

DISCUSIN Y RESULTADOS:

$a prdida local ms alta fue la de la te simple con .65 de acuerdo con el

libro @.Liles.

$a mayor fue de la vlvula de bola encontrada en el libro de Lilberto 1otelo

con una apro4imacin de un coeficiente de Q.5.

Para el clculo de la velocidad se lo i*o con un caudal terico de .!"

lts#seg% con lo cual obtuvimos una velocidad de .": m# seg; pero de acuerdoa norma el mnimo para tuberas es .M% por lo cual allamos todos losparmetros para la velocidad mnima.

Kbservamos que las prdidas de friccin son mnimas.

9dems se calcul para una presin de entrada de 5 metros de columna de

agua como parmetro inicial en el clculo y as se distribuy el caudal por toda

el circuito

UNC12


21/24


CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES:

El clculo de prdidas de energa y la prdida de carga se puede obtener

mediante las formulas obtenidas en cada grafico que esta anteriormente.

3e acuerdo a los procedimientos podemos deducir que los datos obtenidos si

estn en concordancia con los datos que nos brindan los libros o te4tos.

Nue el e4perimento o laboratorio eco nos permite tener un concepto ms claro y

aplicativo de cmo encontrar las perdida de carga en accesorios y adems tener

en cuenta que cuando nosotros dise?emos tuberas es importante considerar

estas prdidas ya que cuando mayor accesorios all en el tramo de una tubera

mayor ser su pedida local es por ello que ay que anali*ar distintos factores% ya

sea topografa del terreno% el tipo de tubera ya sea pvc fierro galvani*ado y

adems tener en cuenta que tenemos que considerar siempre un margen de error

en ellas.

Podemos decir que todos estos ensayos va a contribuir en nuestra vida profesional

ya que estaremos bien capacitados y podemos dise?ar con gran criterio todo tipo

de tuberas y tener 4ito en nuestra vida profesional.

1e puede deducir que la mayor prdida de carga en accesorios se da en las

vlvulas y la menor perdida de carga se da en los ensancamientos de las

tuberas.

BIBLIOGRAFIA:

HIDRULICA GENERAL.+ 1otelo Rvila% Lilberto% Editorial $imusa 1.9. 1e4ta

edicin% 24ico% 6:Q5. + 7uberas. MANUAL DE HIDRULICA.9cevedo =.% S. 2. y 9costa 9.% L. 1e4ta edicin.

Carla% 1. 9. de . @. 24ico% 6:!M. HIDRULICA. + Leorge E. -ussell. + 7uberas. MECANICA DE LO! "LUIDO! E HIDRULICA.+ -onald @. Liles.+ 7uberas. MECANICA DE LO! "LUIDO!.+ Pedro Hernnde* 3ie*.+ 7uberas. AUTORIDAD NACIONAL DEL AGUA.

UNC13


22/24


ANEXOS:

Hotografa = 6' 1istema de tuberas.

/o-o)) N 02 Coo "0 /o-o)) N 03Coo 45

UNC14


23/24


/o-o)) N 04 A)$-)o /o-o)) N 05

!!

/o-o)) N 06 T!!

/o-o)) N 07 N#$%!

UNC15


24/24


Hotografa = Q' @lvula globo

UNC1

accesorio perdidas locales

Documents