laboratorio 4 banco de tuberias

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA

FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA

BANCO DE TUBERÍAS

CURSO : LABORATORIO DE INGENIERÍA MECÁNICA (MN 463 B)

PROFESOR : Ing. MORALES TAQUIRI OSWALDO

INTEGRANTES: COCA CACERES FRANS 20101160H SANCHEZ PEREZ DELMER 20112045K RODRIGUEZ BENITES BRIAN 20102579B MAMANI CONDORI OMAR 20110120E PERALTA HUASASQUICHE JESUS 20114030K

BANCO DE TUBERÍAS | FIM

1

ÍNDICE

1. INTRODUCCIÓN………………………………………………………..…..… 2

1.1. OBJETIVOS……………………………………………………….……. 3

2. FUNDAMENTO TEÓRICO………………………………………………...…. 3

2.1. Flujo turbulento………………………………………………………...3

2.2. Flujo laminar…………………………………………………………… 4

2.3. Flujo de tuberías…………………………………………………..….. 6

2.3.1. Pérdidas primarias y secundarias en

Las tuberías…………………………………………….…....... 6

2.3.1.1. Las pérdidas primarias…………………..…………. 6

2.3.1.2. Las pérdidas secundarias………………….…………6

2.3.2. Ecuación de Darcy – Weisbach…………………………….. 7

2.3.3. Número de Reynold…………………………………………… 7

2.3.4. Diagrama de Moody............................................................ 7

2.3.5. Pérdida de carga en Codos y Curvas……………………… 9

2.3.6. Pérdidas de carga en expansiones y contracciones…… 10

2.3.7. FÓRMULA DE DARCY- WEISBACH……………………………………………. 11

2.3.8. PÉRDIDAS MENORES O LOCALES………………………. 15

3. EQUIPOS E INSTRUMENTOS A UTILIZAR……………………………….. 18

4. PROCEDIMIENTO…………………………………………………………..… 20

5. CÁLCULOS Y RESULTADOS………………………………………………. 22

5.1. Datos del laboratorio………………………………………………… 24

5.2. Gráficas de Pérdidas vs caudal…………………………………… 28

6. OBSERVACIONES…………………………………………………………… 30

7. CONCLUSIONES…………………………………………………………….. 30


2

1. INTRODUCCIÓN

Siempre que el hombre ha tratado de estudiar los flujos, ya sea líquido o gaseoso, ha tenido el problema para establecer sus propiedades. Esto llevo a la idea de concebir objetos que puedan retener los fluidos, transportarlos y posteriormente hacerles cambiar de fase (intercambiadores de calor), estos objetos son las tuberías, tubos, baldes, cilindros, reservorios, etc.

Cuando se da la revolución industrial y el desarrollo de la máquina de vapor obliga al hombre a obtener un mejor diseño de las tuberías y la obtención de mejores materiales porque ahora las tuberías no sólo transportaban fluidos, sino gases a una alta temperatura y a una alta presión. Posteriormente se comenzó a realizar estudios acerca del acabado de la superficie interior de las tuberías ya que las pérdidas que se generaban eran muy grandes comparadas con la potencia que se le entregaba al fluido para que pueda ser transportado. Este factor de rozamiento dependía de la naturaleza del material y del acabado del mismo, por lo que se comenzó a diseñar tuberías cada vez más perfectas a través de las cuales la pérdida de carga sea la menor posible, teniendo en cuenta además la longitud de la misma. El desarrollo de las redes de tuberías, ya sea para obtener menores caudales; para poder llevar al flujo a varios lugares al “mismo tiempo” motivó a un mayor desarrollo del estudio de las pérdidas y la caída de presión de las mismas ya sea a través de reducción de la sección de las tuberías o de los accesorios de conexión propias de la red.

El laboratorio realizado, enfoca su realización fundamentalmente a los flujos a través de tuberías con la intención como se verá más adelante de cuantificar las pérdidas que ocurren por la fricción cuando un fluido se desplaza dentro de una superficie rugosa.

Con respecto a los flujos que quedan completamente limitados por superficies sólidas (por ejemplo, flujos a través de tuberías, de conductos cerrados internos, etc.) se denominan Flujo Interno.


3

1.1. OBJETIVO:El presente laboratorio tiene como objetivo lo siguiente:

Determinar las pérdidas de energía, en los diferentes conductos para transporte de fluidos incompresibles (tuberías y codos), en este caso empleando agua a una determinada presión y temperatura.

Comprobar el cumplimiento de las leyes que rigen el comportamiento de los fluidos en tuberías y accesorios.

2. FUNDAMENTO TEÓRICO:

El movimiento de los fluidos puede clasificarse de muchas maneras, según diferentes criterios y según sus diferentes características, este puede ser:

2.1. Flujo turbulento:

Este tipo de flujo es el que más se presenta en la práctica de ingeniería. En este tipo de flujo las partículas del fluido se mueven en trayectorias erráticas, es decir, en trayectorias muy irregulares sin seguir un orden establecido, ocasionando la transferencia de cantidad de movimiento de una porción de fluido a otra, de modo similar a la transferencia de cantidad de movimiento molecular pero a una escala mayor.

La ecuación para el flujo turbulento se puede escribir de una forma análoga a la ley de Newton de la viscosidad:

Dónde:

η: Viscosidad aparente, es factor que depende del movimiento del fluido y de su densidad.

En situaciones reales, tanto la viscosidad como la turbulencia contribuyen al esfuerzo cortante:


4

En donde se necesita recurrir a la experimentación para determinar este tipo de escurrimiento.

Factores que hacen que un flujo se torne turbulento:

La alta rugosidad superficial de la superficie de contacto con el flujo, sobre todo cerca del borde de ataque y a altas velocidades, irrumpe en la zona laminar de flujo y lo vuelve turbulento.

Alta turbulencia en el flujo de entrada. En particular para pruebas en túneles de viento, hace que los resultados nunca sean iguales entre dos túneles diferentes.

Gradientes de presión adversos como los que se generan en cuerpos gruesos, penetran por atrás el flujo y a medida que se desplazan hacia delante lo "arrancan".

Calentamiento de la superficie por el fluido, asociado y derivado del concepto de entropía, si la superficie de contacto está muy caliente, transmitirá esa energía al fluido y si esta transferencia es lo suficientemente grande se pasará a flujo turbulento.

2.2. Flujo laminar:

Se caracteriza porque el movimiento de las partículas del fluido se produce siguiendo trayectorias bastante regulares, separadas y perfectamente definidas dando la impresión de que se tratara de láminas o capas más o menos paralelas entre sí, las cuales se deslizan suavemente unas sobre otras, sin que exista mezcla macroscópica o intercambio transversal entre ellas.

La ley de Newton de la viscosidad es la que rige el flujo laminar:

Esta ley establece la relación existente entre el esfuerzo cortante y la rapidez de deformación angular. La acción de la viscosidad puede amortiguar cualquier tendencia turbulenta que pueda ocurrir en el flujo laminar.

En situaciones que involucren combinaciones de baja viscosidad, alta velocidad o grandes caudales, el flujo laminar no es estable, lo que hace que se transforme en flujo turbulento.


5

2.3. Flujo en tuberías:

Los conductos que se utilizan para transportar fluidos son de dos clases:

- Conductos cerrados o tuberías en los cuales el fluido se encuentra bajo presión o depresión.

- Conductos abiertos o canales (acueductos, canales de riego, ríos, etc.).

2.3.1. Pérdidas Primarias y secundarias en las tuberías.-

Las pérdidas de carga en la tubería son de dos clases: primarias y secundarias.

2.3.1.1. Las pérdidas primarias

Son las pérdidas de superficie en el contacto del fluido con la tubería (capa límite), rozamiento de unas capas de fluido con otras (régimen laminar) o de las partículas de fluido entre sí (régimen turbulento). Tiene lugar en flujo uniforme, por tanto principalmente en los tramos de tubería de sección constante.

2.3.1.2. Las pérdidas secundarias

Son las pérdidas de forma, que tienen lugar en las transiciones (estrechamientos o expansiones de la corriente), codos, válvulas, y en toda clase de accesorios de tubería.

En el cálculo de las pérdidas de carga en tuberías juegan un papel discriminante dos factores: el que la tubería sea lisa o rigurosa y el que el régimen de corriente sea laminar o turbulento.

2

p


6

2.3.2. Ecuación de Darcy – Weisbach

Las pérdidas primarias causan que esta línea caiga en la dirección del flujo, la ecuación de Darcy-Weisbach, es la siguiente:

h = f L V D 2g

Generalmente se usa para cálculos de flujos en los tubos. Donde hf es la pérdida de carga o caída en la línea hidráulica de altura en la longitud L, con diámetro interior D y una velocidad promedio V. hf tiene dimensiones de longitud y se expresa en metros de columna líquida. El factor f es adimensional y se requiere para que la ecuación dé el valor correcto para las pérdidas primarias. Esta fórmula es de uso universal en el mundo entero en los libros y formularios de hidráulica.

2.3.3. Número de Reynold

El número adimensional Re, nos sirve para adecuar el cálculo del coeficiente de fricción, para el desplazamiento de fluidos incompresibles en tuberías, en función de4 parámetros presentes en el flujo en las mismas como son:

- Diámetro hidráulico (Dh),- Densidad del fluido (ρ),- Velocidad media del fluido (Vm) y- Viscosidad absoluta (µ)

Re =VmDh

2.3.4. Diagrama de Moody.-

Se puede concluir lo siguiente:

- Resuelve todos los problemas de pérdidas de carga primarias en tuberías con cualquier diámetro, cualquier material de tubería y cualquier caudal.

- Puede emplearse con tuberías de sección no circular sustituyendo el diámetro D por

el diámetro hidráulico Dh.- Está construido en papel doblemente logarítmico.- Es la representación gráfica de dos ecuaciones.

El diagrama a continuación nos lo muestra:

(/D

)R

ug

osi

dad

Rel

ativ

a

Co

efi

cie

nte

de

Ro

zam

ien

to (

f)

7

BANCO

DE TU

BERÍAS | FIM

DIAGRAM A DE M OODY

0,1000

0,0900

0,0800

0,0700

0,0600

0.05

0.03

0.04

0,05000.02

0,04000.01

0,0300

0,0200

0,0100

0.004

0.0020.001

0.00080.0006

0.0002

0.0001

0,0000

100 1000 10000 100000 1000000 10000000

Numero de Reynolds (Re)

8

+

El diagrama de Moody se puede resumir en:

1. La ecuación de Poiseuille, empleada cuando el régimen del flujo es laminar(Re<2300).

2. La ecuación de Coolebrok - White, en esta ecuación el coeficiente de fricción f = f(Re,e/D), es decir es función del número de Reynold y de la rugosidad relativa. Es empleada tanto para la zona de transición como para la zona de turbulencia. (Re4000).

La fórmula es la siguiente:

1 = - 2log

2,51

f 3,71 Re f

Donde: = e/D es llamada la rugosidad relativa.

2.3.5. Pérdida de carga en Codos y Curvas

El balance de energía entre los puntos 1 y 2 correspondientes a la entrada y la salida del codo, representado en la figura 3 viene dado por:

Como la velocidad de entrada se considera igual a la velocidad de salida, U1 = U2, tenemos:

De modo que las pérdidas de carga P12 vienen determinadas por:

El coeficiente de pérdidas, en este caso se expresa como:

9

2.3.6. Pérdidas de carga en expansiones y contracciones.

Pérdidas singulares o secundarias también se dan debido a cambios bruscos en el diámetro de la tubería. El coeficiente de pérdidas en contracciones o expansiones bruscas, Kc = _p/1/2 ρU2, depende de la relación de diámetros tal y como se muestra en la figura 6.9. Nótese que para determinar el coeficiente de pérdidas de contracciones y expansiones bruscas se ha tomado como velocidad característica, U, la velocidad del fluido que circula por el conducto de menor sección.

En el caso de expansiones bruscas, aplicando las ecuaciones de continuidad, cantidad de movimiento y energía a un volumen de control adecuadamente seleccionado permite obtener:

10

Sin embargo, en una contracción brusca el coeficiente de pérdidas se puede aproximar por la siguiente expresión empírica,

Válida en el rango 0 < d/D < 0.76. Por encima de este valor el coeficiente de pérdidas de una contracción brusca coincide con el de la expansión brusca.

El coeficiente de pérdidas de una expansión puede variar considerablemente si ésta se produce de forma gradual.

2.3.7. FÓRMULA DE DARCY- WEISBACH

De Bernoulli tenemos que:

11

La pérdida de energía por fricción en flujo permanente y uniforme está dada por:

La cual es una fórmula empírica, resultado de experimentaciones de laboratorio que no puede demostrarse, donde:

λ - Coeficiente de fricción - adimensional

L - Longitud de la tubería en metros

D - Diámetro de la tubería en metros

V - Velocidad del fluido en la tubería en m/seg g -

Aceleración de la gravedad en m/seg2

Para régimen turbulento, el coeficiente de la fricción l está en función de K/D (rugosidad relativa) y del número de Reynolds

Dónde:

K = Tamaño de la rugosidad efectiva de las paredes de la tubería en mm. D

= Diámetro de la tubería en mm.

Este coeficiente de fricción f, ha sido ampliamente estudiado por diferentes autores como Blasius, Prandt, Nikuradse, Karman, Colebrook - White; los cuales han propuesto diferentes fórmulas para calcular dicho coeficiente.

Una de las fórmulas más conocidas, para el cálculo de flujo de agua en tuberías, es la de Hazen-Williams:

12

;

Los autores dan los siguientes valores a los coeficientes:

TABLA 4.1

Valores de los coeficientes de las fórmulas de Hazen Williams

Para velocidad, caudal y pérdidas

CLASE Y ESTADO

DE LA TUBERÍAK2 K3 K4

Tuberías extremadamente lisas,perfectamente alineadas

1.190 0.935 0.000724

Tuberías muy lisas de hierro fundidonuevas y muy buen estado -concreto lisas y alineadas.

1.105 0.868 0.000831

Tuberías de acero nuevas con flujo en elsentido del traslape- Hierro fundido de 10 años de uso.

0.935 0.734 0.001132

Tuberías de acero nuevas con flujo encontra del traslape - Hierro fundido de 20 años de uso.

0.850 0.668 0.001351

Tuberías en concreto precolado-hierroforjado lisas y bien alineadas

1.020 0.801 0.000963

Tuberías de hierro viejas y en muy malascondiciones- varía entre

0.689

0.510

0.534

0.401

0.002041

0.003399

Tuberías de muy pequeño diámetro,Fuertemente incrustadas y en pésimas condiciones.

0.340 0.267 0.007375

TIPO DE TUBERÍA C

Latón 130 - 140

Hierro colado- Nuevo, sin revestir- Viejo, sin revestir- Revestido de cemento- Revestido de esmalte bitumástico- Cubierto de alquitrán

13040 – 120130 – 150140 – 150115 -135

De hormigón o revestido de hormigón- Cimbras de acero- Cimbras de madera- Centrifugado

140

120

135

Cobre 130 - 140

Hierro galvanizado 120

Vidrio 140

Plástico 140 - 150

Acero- Revestido de alquitrán de hulla- Nuevo, sin revestir- Remachado

145 – 150140 – 150110

13

También la encontramos expresada como:

hV 0,355 C D0,63 S 0,54 , Donde S f

L2

Q V A 0,355 C D0,63 S 0,54 D

4

Q 0.2788C D2,63 S 0,54

El coeficiente C depende de la clase de tubería:

TABLA 4.2

Valores de C para la fórmula de Hazen - Williams

Tabla tomada del libro “Acueductos: Teoría y Diseño” de

Freddy Hernán Corcho Romero y

José Ignacio DuqueSerna. Centro

General de Investigaciones.

Colección Universidad de

Medellín.

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2.3.8. PÉRDIDAS MENORES O LOCALES

En la parte de orificios se vio que al salir de un almacenamiento, los filetes líquidos cambian de dirección al entrar al tubo, originándose una pérdida de energía. Esta pérdida de carga que es proporcional al cuadrado de la velocidad, será tanto menor cuanto menos dificultad tenga los filetes al entrar al tubo, lo cual dependerá del grado de abocinamiento de la entrada. Casos similares suceden al pasar el agua de la tubería a un almacenamiento, en los cambios de dirección, en los ensanchamientos y contracciones tanto bruscos como graduales. Estas pérdidas menores están dadas en general, por fórmulas que dependen de las cargas de velocidad y cuyas expresiones generales son del tipo K V2/2g o, K (V12 – V22)/2g, cuyos coeficientes K son típicos para cada caso particular y para lo cual se han construido tablas de acuerdo con experiencias de laboratorio.

A continuación se presenta una tabla con los casos típicos más usuales, tomada delLibro “Mecánica de los fluidos e hidráulica” de Giles Ronald V.

TABLA 4.3

Pérdidas de carga en accesorios

(Subíndice 1 = aguas arriba y subíndice 2 = aguas abajo)

ACCESORIOS PÉRDIDAS DE CARGA MEDIA

1- De depósito a tubería. Pérdida de entrada.

- Conexión a ras de la pared

- Tubería entrante

- Conexión abocinada

15

2 - De tubería a depósito. Pérdida a la salida.

3 - Ensanchamiento brusco

4 – Ensanchamiento gradual (véase tabla 4.4)

5 – Venturímetros, boquillas y orificios

6 – Contracción brusca (véase tabla 4.4)

7 – Codos, accesorios, válvulas Algunos valores corrientes de K son:

- 45°, codo…………..0,35 a 0,45

- 90°, codo …………..0,50 a 0,75

- Tees …………………1,50 a 2,00

- Válvulas de compuerta (abierta) ...

Aprox. 0,25

- Válvulas de control (abierta)…

Aprox. 3,0

Tabla tomada del libro “Mecánica de los fluidos e hidráulica” de Ronald V. Giles. EdicionesMcGRAW-HILL

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TABLA 4.4

Valores de K para contracciones y ensanchamientos

CONTRACCIÓNBRUSCA

ENSANCHAMIENTO GRADUAL PARA UN ÁNGULO TOTAL DEL CONO

d1/d2 Kc 4° 10° 15° 20° 30° 50° 60°

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

2,5

3,0

4,0

5,0

0,08

0,17

0,26

0,34

0,37

0,41

0,43

0,45

0,46

0,02

0,03

0,03

0,04

0,04

0,04

0,04

0,04

0,04

0,04

0,06

0,07

0,07

0,07

0,08

0,08

0,08

0,08

0,09

0,12

0,14

0,15

0,16

0,16

0,16

0,16

0,16

0,16

0,23

0,26

0,28

0,29

0,30

0,31

0,31

0,31

0,25

0,36

0,42

0,44

0,46

0,48

0,48

0,49

0,50

0,35

0,50

0,57

0,61

0,63

0,65

0,66

0,67

0,67

0,37

0,53

0,61

0,65

0,68

0,70

0,71

0,72

0,72

Tabla tomada del libro “Mecánica de los fluidos e hidráulica” de Ronald V. Giles. EdicionesMcGRAW-HILL.

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3. EQUIPOS E INSTRUMENTOS A UTILIZAR

Para la presente experiencia de laboratorio se hace uso del siguiente equipo:

Cronómetro

Una wincha de 3 m

2 bombas tipo HIDROSTAL: Potencia: 1 HP Tipo: BIC - 1 Nº de serie 7509584

Manómetro instalado antes del banco de tuberías.Rango de trabajo: 0 a 12 PSI (5 a 300 kg/cm2)

Placa con orificio:Manómetro en U, Fisher Scientific U.S.A., rango de columna de mercurio: -18 a 18 pulgadas.

18

Tubo de Venturí:Manómetro en U, Owyer MFG Co. U.S.A., rango de columna de mercurio: -6 a 6 pulgadas.

El banco de tuberías

355 cm

CODO 90°

Ø1 1/4"

Ø1"

VE

NTURI

O

RIFICIO

Ø3

/4"

Ø1

/2" CODO 90°

CAMBIO DE SECCION

MEDIDOR DE

VOLUMEN

TANQUE MEDIDOR DE CAUDAL

MOTOBOMBATOMA

GENERAL

19

4. PROCEDIMIENTO:

Verificación de la integridad física de todos los equipos a emplearse en el ensayo.

Encender la motobomba que suministra la energía para que circule el agua por elbanco de tuberías.

Distribución de la tubería principal de 1 1/4 “, hacia las tuberías derivadas.

Cuando empiece a circular el flujo, se procede a tomar los datos en el siguiente orden; por la tubería de 1 1/4 " y los codos tomar las lecturas en los manómetros diferenciales respectivos la caída de presión producida; así mismo en el tanque de aforo.

20

Todas las tuberías tienen como sumidero al tanque de aforo, donde se mide el caudal y se desaloja el agua.

Cronometrar el tiempo que el agua demora en llenar un determinado volumen en el tanque de aforo.

Tanque de aforo, mide el caudal en L/s y Gal/s.

21

Luego el proceso de lectura de las caídas de presión y tiempo se realiza el mismo procedimiento para cada diámetro de tubería, tomándose 4 lecturas.

Una vez obtenido todos los valores requeridos, se cierran todas las válvulas y luego se apaga la bomba.

5. CÁLCULOS Y RESULTADOS:

Datos generales:

Longitud entre tomas de la tubería =

Viscosidad absoluta:

Diámetro Área

Tubería 1: Ø = 1 1/4” = 3.175 cm A = 7.9173 cm2

Tubería 2: Ø = 1” = 2.54 cm A = 5.0671 cm2

Tubería 3: Ø = 3/4”= 1.905 cm A = 2.8502 cm2

Tubería 4: Ø = 1/2” = 1.27 cm A = 1.2668 cm2

Fórmulas utilizadas

Caudal:

Velocidad media:

Cálculo del número de Reynolds:

Cálculo del factor de fricción:

22

Datos Obtenidos

Tubería de 1 1/4” de diámetro:

Δh (cm) Pi (PSI) t (s)1 23.7 10 9.482 21.5 14 10.083 17.4 18 11.414 11.3 22 14.6

Reemplazando en las fórmulas planteadas, utilizando Microsoft Excel, se obtiene:

Q(m3/s) hf(mH2O) V(m/s) Re f

0.001054852 0.237 1.332338841 41472.312 0.02339495

0.000992063 0.215 1.253032958 39003.722 0.02399477

0.000876424 0.174 1.106973901 34457.2758

0.02488156

0.000684932 0.113 0.865107686 26928.5971

0.02645704

Tubería de 1” de diámetro:

Δh (cm) Pi (PSI) t (s)1 61 10 9.362 54.3 14 10.263 44.3 18 15.274 30.8 22 18.8

Resulta:


0.001068376 0.61 2.108456649 52504.7048 0.01923506

0.000974659 0.543 1.923504311 47899.0289 0.02057343

0.000654879 0.443 1.292413506 32183.6304 0.03717867

23

0.000531915 0.308 1.049742246 26140.6403 0.03918127

Tubería de 3/4” de diámetro:

Δh (cmHg) Pi (PSI) t (s)

1 10 14 10.22

2 7 18 11.8

3 2.8 22 14.56

Resulta:


0.000978474 1.35951 3.432999724 64116.3184 0.012128

0.000847458 0.951657 2.973326879 55531.252 0.01131747

0.000686813 0.3806628 2.409701729 45004.7235 0.00689236


Δh (cmHg) Pi (PSI) t (s)

1 51.8 23 15.17

2 35.5 25 9.1

3 24.5 27 11.5

Resulta:


0.000659196 7.0422619 5.203629469 64790.2885 0.01822899

0.000549451 4.82626 4.337310937 54003.7734 0.01798178

0.000434783 3.330799 3.432133002 42733.4207 0.01981907

24

Placa orificio:

Δh (mmHg) Pi (PSI) t (s)1 81.28 10 4.82 63.5 14 5.43 57.15 18 5.82

Resulta:

Q(m3/s) Ve(m/s) hs(mH2O)

0.00104167 1.31568461 1.105

0.00092593 1.16949743 0.86328

0.00085911 1.08510071 0.776959

Tubo de Venturi:

Δh (mmHg) Pi (PSI) t (s)

1 81.28 10 4.8

2 63.5 14 5.4

3 57.15 18 5.82

Resulta:

Q(m3/s) Ve(m/s) hs(mH2O)

0.00104167 1.31568461 1.105

0.00092593 1.16949743 0.86328

0.00085911 1.08510071 0.776959

25

Gráficas obtenidas

Tubería de 1 1/4” de diámetro:

Gráfica de las perdidas versus el caudal:

0.0006 0.00065 0.0007 0.00075 0.0008 0.00085 0.0009 0.00095 0.001 0.00105 0.00110

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

hf vs Q

Q(m3/s)

hf(m

H2O

)

Diagrama de Moody:

25000 27000 29000 31000 33000 35000 37000 39000 41000 430000.021

0.022

0.023

0.024

0.025

0.026

0.027

Diagrama de Moody(rugosidad relativa= 0.000144)

Numero de Reynolds, Re

Fact

or d

e fr

icció

n. f

26

Tubería de 1” de diámetro:


0.0005 0.0006 0.0007 0.0008 0.0009 0.001 0.00110

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

hf vs Q

Q(m3/s)

hf(m

H2O

)

Diagrama de Moody:

24000 29000 34000 39000 44000 49000 540000

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

0.03

0.035

0.04

0.045



Fact

or d

e fr

icció

n. f

27



0.0006 0.00065 0.0007 0.00075 0.0008 0.00085 0.0009 0.00095 0.0010

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

hf vs Q

Q(m3/s)

hf(m

H2O

)

Diagrama de Moody:

40000 45000 50000 55000 60000 65000 700000

0.002

0.004

0.006

0.008

0.01

0.012

0.014



Fact

or d

e fr

icció

n. f

28



0.0004 0.00045 0.0005 0.00055 0.0006 0.00065 0.00070

1

2

3

4

5

6

7

8

hf vs Q

Q(m3/s)

hf(m

H2O

)

Diagrama de Moody:

40000 45000 50000 55000 60000 65000 700000.017

0.0175

0.018

0.0185

0.019

0.0195

0.02



Fact

or d

e fr

icció

n. f

29

Placa orificio:

Gráfica de perdidas secundarias versus caudal.

0.0008 0.00085 0.0009 0.00095 0.001 0.00105 0.0011 0.001150

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

hs vs Q(m3/s)

Caudal, Q(m3/s)

Perd

idas

secu

ndar

ias,

hs

Tubo de Venturi:

Gráfica de perdidas secundarias versus caudal.

0.0008 0.00085 0.0009 0.00095 0.001 0.00105 0.00110

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

hs vs Q(m3/s)

Caudal, Q(m/s)

Perd

idas

sec

unda

rias,

hs

30

6. OBSERVACIONES:

En ciertos casos la escala de los manómetros diferenciales no fue la más adecuada; como por ejemplo el Hf no se podía tomar por que el agua estaba por debajo de la medición por ello con cierto criterio se tomaba como referencia otro flujo.

Todo el aire que tenga en las mangueras tiene que salir para medir bien el Hf.

La fuga de líquido en las tomas y válvulas en las que se conecta el manómetro diferencial para medir la presión deben estar sellados por completo, debido a que esta fuga implica una caída de presión, la cual no es medida en el instrumento.

PERDIDAS PRIMARIAS

Se observa que a mayores diámetros de tuberías menores son las pérdidas en estas.

Se observa también cuanto mayor sea la longitud mayor serán las pérdidas en estas.

Se observa también que conforme aumenta el caudal las pérdidas aumentan.

También observamos que el factor de fricción aumenta conforme aumenta el caudal.

PERDIDAS SECUNDARIAS

Se observa también que a medida que aumentamos el caudal las pérdidas aumentan.

7. CONCLUSIONES:

A medida que disminuye el diámetro de la tubería; las pérdidas se incrementan; esto es muy razonable ya que si analizamos la fórmula de Darcy, las pérdidas son inversamente proporcionales a una potencia del diámetro; a pesar de que también se incrementa el número de Reynold; esto implicaría a la vez que el coeficiente de fricción disminuye.

Para el codo también se verifica que las pérdidas está en función del diámetro siendo mayor a medida que el cambio de sección es más brusco y también están en función del diámetro interno.

31

Dentro de las pérdidas primarias, además de considerarse básicamente la fricción entre el agua y el ducto, también está considerado las pérdidas que se originan por la fricción de las partículas entre sí, los cuales se pueden evaluar por medio de coeficientes y para ser más exagerados mediante una simulación del flujo.

Analizando los resultados de las pérdidas de carga generadas por los accesorios se concluye que al aumentar el caudal, las pérdidas se hacen mayores, estableciéndose una relación directamente proporcional. De igual manera es el comportamiento de las pérdidas por unidad de longitud, respecto a la variación del caudal.

Concluimos que las pérdidas son inversamente proporcionales al diámetro de la tubería quiere decir que conforme aumenta el diámetro de la tubería las perdidas disminuyen.

También el factor de fricción y la longitud de la tubería son directamente proporcionales a las perdidas quiere decir que conforme aumentan estos valores las perdidas aumentan.

El factor más influyente en estas pérdidas es la velocidad ya que de ella depende si el flujo es laminar o turbulento.

Las gráficas desarrolladas nos demuestran que nuestras suposiciones son ciertas y por lo tanto podemos deducir una fórmula para cuantificar dichas perdidas y así lo hizo Darcy - Weisbach.

laboratorio 4 banco de tuberias

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