labo 7 perdidas secundarias

NDICE

INTRODUCCIN2I.OBJETIVOS3II.FUNDAMENTO TEORICO32.1TIPOS DE PRDIDA SECUNDARIA42.1.1. ENSANCHAMIENTO SUBITA:42.1.2. ENSANCHAMIENTO GRADUAL:52.1.3. CONTRACCION SUBITA:62.1.4. CONTRACCION GRADUAL:72.2. ACCESORIOS7III.METODOLOGIA93.1EQUIPOS y MATERIALES93.2PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL9IV.CLCULOS Y RESULTADOS11V.CONCLUSIONES39VI.RECOMENDACIONES39VII.REFERENCIA BIBLIOGRAFICA39VIII.ANEXOS40

INTRODUCCIN

El fluido en un sistema de tubera tpico pasa a travs de varios accesorios, vlvulas, flexiones, codos, ramificaciones en forma de letra T (conexiones en T), entradas, salidas, ensanchamientos y contracciones adems de los tubos. Dichos componentes (accesorios) interrumpen el suave flujo del fluido y provocan prdidas adicionales debido al fenmeno de separacin y mezcla del flujo que producen. En un sistema tpico, con tubos largos, estas prdidas son menores en comparacin con la prdida de carga por friccin en los tubos (las prdidas mayores) y se llaman prdidas menores. Aunque por lo general esto es cierto, en algunos casos las prdidas menores pueden ser ms grandes que las prdidas mayores. ste es el caso, por ejemplo, en los sistemas con varias vueltas y vlvulas en una distancia corta. Las prdidas de carga que resultan de una vlvula totalmente abierta, por ejemplo, pueden ser despreciables. Pero una vlvula cerrada parcialmente puede provocar la prdida de carga ms grande en el sistema, como pone en evidencia la cada en la razn de flujo. El flujo a travs de vlvulas y uniones es muy complejo, y por lo general no es lgico un anlisis terico. En consecuencia, usualmente los fabricantes de los accesorios determinan las prdidas menores de manera experimental.

I. OBJETIVOS

Determinar las perdidas secundarias en un tramo de tubera

Encontrar coeficientes ( K) de los accesorios experimentalmente

II. FUNDAMENTO TEORICO Son las prdidas de forma, que tienen lugar en las transiciones (angostamientos, ensanchamientos, etc.), codos, vlvulas, elementos de medicin y toda clase de accesorios y elementos adicionales de las tuberas.Consideremos el esquema de conduccin representado en el esquema siguiente, los tramos ab, de, fg, hi, jk, lm son tramos rectos de seccin constante. En todos ellos se originan prdidas primarias. En los tramos restantes se originan prdidas secundarias: as F es un filtro, Fa desage de un depsito, bc un codo, cd un ensanchamiento brusco, kl un medidor de caudal y mn desage de un depsito.

Esquema explicativo de conduccin de un fluido

En el caso particular la ecuacin de Bernoulli quedar:P1 = P2 (presin atmosfrica)V1 = V2 = 0 (depsitos grandes, velocidad de descenso del agua en 1 y de ascenso en 2, despreciables).Luego Hr12 = Z1 Z2 (m)El trmino H r 12 = H rp 12 + H rs 12 Dnde:H rp 12 = suma de prdidas primarias entre 1 y 2.H rs 12 = suma de prdidas secundarias entre 1 y 2.

Ecuacin: Prdida de Presin Secundarias:

Hps = prdida de presin secundariaK = Coeficiente adimensional de prdida de presin secundariaV = Velocidad media en la tubera, si se trata de codos, vlvulas, etc. Si se trata de un cambio de seccin como contraccin o ensanchamiento, suele tomarse la velocidad en la seccin menor.g = aceleracin de gravedad.

2.1 TIPOS DE PRDIDA SECUNDARIA2.1.1. ENSANCHAMIENTO SUBITA:

Al fluir un fluido de un conducto de menor a uno mayor a travs de una dilatacin sbita, su velocidad disminuye abruptamente, ocasionando una turbulencia que genera una prdida de energa. La cantidad de turbulencia, y por consiguiente, la cantidad de prdida de energa, depende del cociente de los tamaos de los dos conductos.La prdida menor se calcula de la ecuacin:

Donde v1 es la velocidad de flujo promedio en el conducto menor que est delante de la dilatacin. Al hacer ciertas suposiciones de simplificacin respecto del carcter de la corriente de flujo al expandirse a travs de una dilatacin sbita, es posible predecir analticamente el valor de k a partir de la siguiente ecuacin: =

2.1.2. ENSANCHAMIENTO GRADUAL:

Si la transicin de un conducto menor a uno mayor puede hacerse menos abrupta que la dilatacin sbita de bordes cuadrados, la perdida de energa se reduce. Esto normalmente se hace colocando una seccin cnica entre los dos conductos, como se muestra en la siguiente figura. Las paredes en pendiente del cono tienden a guiar el fluido la desaceleracin y expansin de la corriente de flujo.

La prdida de energa para una dilatacin gradual se calcula a partir de:

Donde v1 es la velocidad del conducto menor que est delante de la dilatacin. La magnitud de K depende tanto de la proporcin de dimetro D2/D1 como del ngulo de cono, y D2/D1.

2.1.3. CONTRACCION SUBITA:

La prdida de energa debido a una contraccin sbita, como la esbozada en la figura se calcula a partir de:

Donde v2 es la velocidad en la corriente hacia abajo del conducto menor a partir de la contraccin. El coeficiente de resistencia K depende de la proporcin de los tamaos de los dos conductos y de la velocidad de flujo, como se muestra en la figura.

2.1.4. CONTRACCION GRADUAL:

La prdida de energa en una contraccin puede disminuirse sustancialmente haciendo la contraccin ms gradual. La figura muestra una contraccin de este tipo, formada mediante una seccin cnica entre los dos dimetros con cambios abruptos en las junturas. El ngulo se denomina ngulo de cono.

2.2. ACCESORIOS

Es el conjunto de piezas moldeadas o mecanizadas que unidas a los tubos mediante un procedimiento determinado forman las lneas estructurales de tuberas de una planta de proceso.TIPOS.Entre los tipos de accesorios ms comunes se puede mencionar: Bridas Codos Tes Reducciones Cuellos o acoples Vlvulas Empacaduras Tornillos y niples

CARACTERISTICAS DE LOS ACCESORIOS

Entre las caractersticas se encuentran: tipo, tamao, aleacin, resistencia, espesor y dimensin.Dimetros. Es la medida de un accesorio o dimetro nominal mediante el cual se identifica al mismo y depende de las especificaciones tcnicas exigidas.Resistencia. Es la capacidad de tensin en libras o en kilogramos que puede aportar un determinado accesorio en plena operatividad.Aleacin. Es el material o conjunto de materiales del cual esta hecho un accesorio de tubera.Espesor. Es el grosor que posee la pared del accesorio de acuerdo a las normas y especificaciones establecidas.Utilizan para cegar lneas o tambin en la fabricacin de cabezales de maniformes.

III. METODOLOGIA

3.1 EQUIPOS y MATERIALES Banco de tubera Bomba de tubera Manmetro diferencial Accesorios Medidor de Caudal3.2 PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Actividad N 1: Perdidas Secundarias

Verificar que la bomba centrifuga este en perfectas condiciones. Se elige un tramo que contenga accesorios Medir la presin con el manmetro diferencial en los extremos del tramo elegido Elegir otros dos tramos y medir la presin con el manmetro diferencial.1er Tramo elegido

2do Tramo elegido

3er Tramo elegido

IV. CLCULOS Y RESULTADOS

1er TRAMO ELEGIDO 21

Accesorios: 1 Brida

Datos.-

Manmetro diferencial:

El flujo volumtrico es: Primero hallaremos las perdidas en la tubera mediante balance por medio de la ecuacin de Bernoulli, luego se determina las perdidas primarias y posteriormente las perdidas secundarias con estas dos, verificar todos los accesorios en el tramo y finalmente determinar el K de las vlvulas o de otros accesorios.

Aplicando Bernoulli en los extremos del tramo de tubera seleccionado

En una tubera de seccin constante y horizontal se tendr:

,

Entonces las prdidas estarn dadas nicamente por:

Para el dimetro diferencial se cumple:

Entonces las prdidas en el primer tramo son:

Donde

Reemplazando y hallando las perdidas en el primer tramo elegido

Dnde:

Se Determina

Para utilizar la ecuacin de darcy se requiere el coeficiente de friccin el cual puede ser calculado mediante diagrama de Moody, lo cual involucra determinar el nmero de Reynolds, a su vez se requiere la velocidad media en la tubera. Se determina la velocidad

Hallando Nmero de Reynolds

Conociendo el NR y el D/ , se puede determinar el coeficiente mediante la grfica de Moody.

De la grfica de Moody para y

Las perdidas secundarias sern:

En La prdida secundaria consideramos el accesorio y determinamos el K de la brida (tobera)

El K del accesorio es 24.6161

2do TRAMO ELEGIDO

M

21

Accesorios: - Vlvula de compuerta - 1 reductor



, Entonces las prdidas estarn dadas nicamente por:


Entonces las prdidas para todo el tramo son:

Donde

Determinacin de las prdidas primarias

Para determinar las prdidas se separa en tramos en donde hay un cambio de dimetro, esto indica un cambio de velocidad

Tramo de 1 M

Datos Tub acero com.





Tramo de M 2



Conociendo el NR y el D/ , se puede determinar el coeficiente mediante la grfica de Moody.De la grfica de Moody para y

TRAMO 1->MTRAMO M->2

D( m)0.0525 D( m)0.04089

A(m2)0.002165A(m2)0.001313

Q (m3/s)1.2Q (m3/s)1.2

V (m/s)0.55427V (m/s)0.9139

NR32 239NR41 443

e/D0.000879e/D0.00112

f0.0255f0.0252

7.605*10-47.083*10-3

Las perdidas primarias son:

Ahora se determina las prdidas Totales:

Donde

Dnde:

Se determina las perdidas secundarias

En La prdida secundaria consideramos los accesorios y determinamos el K de la vlvula

Dnde: Facc= Prdidas de carga en accesoriosFc = Prdidas de carga por contraccinAccesorios 1 vlvula compuerta 1 Reductor La perdida por el reductor se determina mediante la siguiente expresin

Donde el KC es

La prdida de carga debido al accesorio (vlvula)

Se determina el K de la vlvula

El K para la vlvula completamente abierta es 0.4653

Determinacin del K de la vlvula abierta Datos: Hallamos las prdidas totales, las perdidas primarias sern las mismas que se hallaron anteriormente

Dnde:



El K para la vlvula abierta es 1.056904Determinacin del K de la vlvula 1/2 abierta Datos: Hallamos las prdidas totales, las perdidas primarias sern las mismas que se hallaron anteriormente

Dnde:



El K para la vlvula 1/2 abierta es 6.9723Determinacin del K de la vlvula 1/4 abierta Datos: Hallamos las prdidas totales, las perdidas primarias sern las mismas que se hallaron anteriormente

Dnde:



El K para la vlvula 1/4 abierta es 43.943506Resultados

VALVULA DE

COMPUERTAK

Abierta0.4653

3/4 abierta1.0569

1/2 abierta6.9723

1/4 abierta43.943506

3er TRAMO ELEGIDO M21

Accesorios: Vlvula 1 expansor 1 unin universal



, Entonces las prdidas estarn dadas nicamente por:


Entonces las prdidas para todo el tramo son:

Donde Determinacin de las prdidas primarias Para determinar las prdidas se separa en tramos en donde hay un cambio de dimetro, esto indica un cambio de velocidad Tramo de 1 M





Tramo de M 2

Datos Tub acero com.



Conociendo el NR y el D/ , se puede determinar el coeficiente mediante la grfica de Moody.De la grfica de Moody para y

TRAMO 1->MTRAMO M->2

D( m)0.04089 D( m)0.0525

A(m2)0.001313A(m2)0.002165

Q (m3/s)1.2Q (m3/s)1.2

V (m/s)0.9139V (m/s)0.55427

NR41 443NR32 239

e/D0.00112e/D0.000879

f0.0252f0.0255

0.0548314.867484*10-3

Las perdidas primarias son:

Ahora se determina las prdidas Totales:

Donde

Dnde:


En La prdida secundaria consideramos los accesorios y determinamos el K de la vlvula

Dnde: Facc= Prdidas de carga en accesoriosFc = Prdidas de carga por expansin Accesorios 1 vlvula de asiento 1 Unin Universal 1 Expansor

La perdida por el expansor se determina mediante la siguiente expresin

Donde el KC es

La prdida de carga debido al accesorio (vlvula) y por la unin universal


El K para la vlvula es 0.51388

V. CONCLUSIONES Se observ que la perdidas de carga secundaria estn determinadas por los accesorios, tambin por las contracciones y expansiones que se pueden presentar a lo largo del tramo de tubera, estas prdidas se denominan menores ya que normalmente son pequeas en un tramo de tubera grande, en la experimentacin se logr determinar las perdidas secundarias, donde se utiliz el manmetro diferencial para despus determinar el coeficiente K de los accesorios. Cada accesorio usado en un tramo de tubera tiene su propio coeficiente (K) , el cual se usara para diferentes clculos como los de perdida de carga , en la experimentacin se determin los coeficientes para las vlvulas , para la vlvula de compuerta segn el grado de abertura se obtuvo lo siguiente :K abierta 0.4653K abierta 1.0569K abierta 6.9723K abierta 43.9435Se concluye que a medida que se va cerrando la vlvula la presin aumenta, debido a la retencin y por ende las prdidas de carga tambin aumentan.

VI. RECOMENDACIONES

Durante la experimentacin con el manmetro diferencial, tratar de abrir y cerrar al mismo tiempo las vlvulas de los extremos del manmetro.

VII. REFERENCIA BIBLIOGRAFICA

Joseph B. Francin i- John Finnemore, MECANICA DE FLUIDOS, novena edicin, Mc Graw Hill 1999 LA MECANICA DE FLUIDOS Muller John, Tercera Edicin, Editorial CECSA, Mxico 1993

VIII. ANEXOS

TABLA DE RUGOSIDADES

DIAGRAMA DE MOODY

MONOGRAMA DE PERDIDAS DE CARGA SECUNDARIA POR ACCESORIOS DE TUBERIA PARA AGUA

labo 7 perdidas secundarias

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