PERDIDAS DE CARGA EN DUCTO Y ACCESORIOS

PERDIDAS DE CARGA EN DUCTOS Y ACCESORIOS

RESUMEN

Analizar la magnitud de las prdidas en tuberas y accesorios por efecto de la viscosidad de un fluido y su friccin con las paredes rugosas del conducto. Se determinar el coeficiente de prdidas en una tubera con la ecuacin de Darcy- Weisbach que es la general para explicar la prdida de energa durante el movimiento del agua lquida. Con ello se podr determinar la rugosidad de la tubera mediante el diagrama de Moody. Tambin se analizarn las prdidas en un codo de 90, que representar a los accesorios, para compararlas con las de la tubera.En el siguiente informe se describir en forma terica y en forma prctica la perdida de carga en conduccin de fluidos.

I. OBJETIVOS

Familiarizar a estudiante con aspectos relacionados con la perdida de carga en tuberas y accesorios. Proporcionar conocimientos prcticos sobre la perdida de energa por friccin en tuberas: en tramos rectos y en accesorios (contracciones, expansiones, codos y vueltas) Conocer la metodologa para el clculo del factor de friccin y de los coeficientes de prdida de carga en accesorios. Analizar la variacin del factor de friccin y el coeficiente de prdida de carga de varios accesorios, con respecto al rgimen de flujo

II. FUNDAMENTO TEORICODurante el desplazamiento de un fluido incompresible a travs de un ducto cerrado se originan perdidas de energa por efecto de la friccin en tramos rectos de tubera as como en accesorios.En el primer caso esta perdida puede determinarse en los tramos rectos de seccin constante usando la ecuacin de darey-weisbach.

hf= perdida de carguen tramo recto.f = factor de friccin.L = longitud de la tubera.D = dimetroV= velocidadg= gravedad.Para los accesorios (vlvulas, codos, ts, contracciones. La perdida de carga se calcula en base a la ecuacin.

ha = perdida de carguen accesorios por unidad de peso en fluido K = coeficiente de prdida de cargaV = velocidadConsideremos para las formulas: , el trmino , puede expresarse en trminos de alturas piezometricas o manomtricas, quedando a expresin de la siguiente manera: piezometrica: : Diferencia DE laturas piezometricasManomtrica : donde DETERMINACION DEL FACTOR DE FRICCION Y DE COEFICIENTE DE PERDIDA DE CARGA EN ACCESORIOS (k)A.- tramos rectos (tres tipos de tubera)En este caso se aplica la ecuacin de Bernoulli se considera un fluido incompresible que circula atraves de un ducto cerrado de seccin constante.

D = dimetro interno de la tuberaL = longitud del tramo rectoFigura 1: diagrama esquemtico de flujo a travs de una tubera de un tramo horizontal.

..De donde:

Entonces

Remplazamos en la ecuacin de darcy:

B.- expansin: Est formada por los tramos de longitud Y Originando perdidas de carga en tramo recto

De la ecuacin de Bernoulli (entre 1-2) considera la perdida de carga para este accesorio ser.

ha = perdida de carga en accesorioshf = perdida de carga en tramos rectos(calcular con 1) remplazando el valor ha (2) en la ecuacin (6), despejando K:

V1 = velocidad mayor C.- contraccin:Est formada por los tramos restos de longitud L1 y L2 originado perdidas de carga en tramo recto.La ecuacin de Bernoulli considera la perdida carga para este accesorio ser Anlogamente de la ecuacin 2 y 6 se obtieneha = perdida de cargahf = perdida de carga en tramos rectos.

D.- En codo:En el grafico se compaa de dos tramos rectos donde se producir respectivamente la perdida de carga equivalente.Siguiendo el procedimiento descrito en los casos anteriores aplicando a la figura se obtendr la misma experiencia que para el codo estndar (ecuacin anterior) anlogamente de la ecuacin (1) y (6), se obtendr.

E.- perdida de carga en vueltas en UObteniendo el procedimiento descrito en el caos anterior aplicando a la figura se obtendr la misma expresin que para el codo estndar (ecuacin anterior)

F.- prdida de carga e vlvulas (tres tipos)Siguiendo el procedimiento descrito en los casos anteriores aplicando a la figura se obtendr la misma expresin que para el codo estndar (ecuaciones anteriores).

VALVULAS: Es un accesorio que se utiliza para regular y controlar el fluido de una tubera. Este proceso puede ser desde cero (vlvula totalmente cerrada), hasta de flujo (vlvula totalmente abierta), y pasa por todas las posiciones intermedias, entre estos dos extremos.TIPOS y CARACTERSTICAS.Las vlvulas pueden ser de varios tipos segn sea el diseo del cuerpo y el movimiento del obturador. Las vlvulas de movimiento lineal en las que el obturador se mueve en la direccin de su propio eje se clasifican como se especifica a continuacin. VLVULA DE GLOBOSiendo de simple asiento, de doble asiento y de obturador equilibrado respectivamente. Las vlvulas de simple asiento precisan de un actuador de mayor tamao para que el obturador cierre en contra de la presin diferencial del proceso. Por lo tanto, se emplean cuando la presin del fluido es baja y se precisa que las fugas en posicin de cierre sean mnimas. El cierre estanco se logra con obturadores provistos de una arandela de tefln. En la vlvula de doble asiento o de obturador equilibrado la fuerza de desequilibrio desarrollada por la presin diferencial a travs del obturador es menor que en la vlvula de simple asiento. Por este motivo se emplea en vlvulas de gran tamao o bien cuando deba trabajarse con una alta presin diferencial. En posicin de cierre las fugas son mayores que en una vlvula de simple asiento. VLVULA EN ANGULOPermite obtener un flujo de caudal regular sin excesivas turbulencias y es adecuada para disminuirla erosin cuando esta es considerable por las caractersticas del fluido o por la excesiva presin diferencial. El diseo de la vlvula es idneo para el control de fluidos que vaporizan, para trabajar con grandes presiones diferenciales y para los fluidos que contienen slidos en suspensin. VLVULA DE TRES VASEste tipo de vlvula se emplea generalmente para mezclar fluidos, o bien para derivar un flujo de entrada dos de salida. Las vlvulas de tres vas intervienen tpicamente en el control de temperatura de intercambiadores de calor. VLVULA DE JAULAConsiste en un obturador cilndrico que desliza en una jaula con orificios adecuados a las caractersticas de caudal deseadas en la vlvula. Se caracteriza por el fcil desmontaje del obturador y por qu este puede incorporar orificios que permiten eliminar prcticamente el desequilibrio de fuerzas producido por la presin diferencial favoreciendo la estabilidad del funcionamiento. Por este motivo este tipo de obturador equilibrado se emplea en vlvulas de gran tamao o bien cuando deba trabajarse con una alta presin diferencial. Como el obturador esta contenido dentro de la jaula, la vlvula es muy resistente a las vibraciones y al desgaste. Por otro lado, el obturador puede disponer de aros de tefln que, con la vlvula en posicin cerrada, asientan contra la jaula y permiten lograr as un cierre hermtico. VLVULA DE COMPUERTAEsta vlvula efecta su cierre con un disco vertical plano o de forma especial, y que se mueve verticalmente al flujo del fluido. Por su disposicin es adecuada generalmente para control todo-nada, ya que en posiciones intermedias tiende a bloquearse. Tiene la ventaja de presentar muy poca resistencia al flujo de fluido cuando est en posicin de apertura total.

III. MATERIALES:EQUIPO:pg. 17

Estante de Flujo de Fluidos, los tramos son:

Tubera de acero galvanizado

Tubera de PVC

Tubera de acero inoxidable

Rotmetro

Bomba Tanque Manmetro Accesorio codo Accesorio de curva Accesorio de contraccin Accesorio de expansin

Valvula de globo

Valvula de compuerta

Valvula de bola

IV. PROCEDIMIENTO:

1. Recolectar informacin del ndice de rotmetro, longitudes de tubera, segn sea el caso, R (altura piezmetro) y H del manmetro

2. En base a datos experimentales se calcular el valor del factor de friccin para tuberas, para todas en el caso de tramos rector.

3. Para accesorios (contraccin brusca, expansin brusca, codo estndar, llaves), en base a datos experimentales de caudal, velocidad de fluido, cadas de presiones e ndices de rotmetro; determinar experimentalmente la prdida de carga as como el coeficiente de prdida de carga "K" para cada caso.

V. CLCULOS Y RESULTADOS:

VI. DISCUSIONES:

VII. CONCLUSIONES:

VIII. BIBLIOGRAFAS:

http://www.slideshare.net/amandaing/practica-accesorios-2 http://html.rincondelvago.com/accesorios-de-tuberias.html http://www.unioviedo.es/Areas/Mecanica.Fluidos/docencia/_asignaturas/mecanica_de_fluidos/05_06/practicas/PRACTICA_DE_PERDIDA_DE_CARGA.pdf http://www.orionaqua.cl/catalogos/3-03.pdf

IX. ANEXOS:Tabla 1 prdida de carga en tuberas

Q nominal (LPM)Cada de presin en tuberas

Fierro galvanizadoPVCacero inoxidable

promediopromedioPromedio

4332.5

63.523

8565323544

1084.56

1210101066.57766

141489

16171717109.5101110.510

18221415

2026262514151616161716181

Tabla 2 perdida de carga en accesorios de tuberaQ nominal LPMCada de presin en mm Hg

Codo 90TeCurva 180expansinContraccin

4911735.5

6152118515

830323037.5293030898232423.5

10516257.58242,51540

126560616317184648

1492.51201111458411025347693

1612112211011035349595

181511801772191401604552137141

201851751851611605353144141

Tabla 3 perdida de carga en vlvulasQ nominal LPMCada de presin de mm Hg

Vlvula de globoVlvula de compuertaVlvula de bola

491,50,5

61621

82827272,5221,5

10443,52,5

12555558444

32,53

147874

161041051067,57,5844,55

1812811,56,5

2016516516616012121312,57777,5

Tabla 4.1 perdida de carga por friccion en tuberias tramo rectoFIERRO GALVANIZADOLongitud: 100 cm diametro 0.5 pulgadas = 0.0127 metros

IR (LPM)Q = m3/s ()

V (m/s)

4

6

8

10

12

14

16

18

20

DETERMINACIN DEL LA VELOCIDAD DEL FLUIDO Tabla 4.2: Perdida de carga por friccin en tubera de tramo recto (2da tubera) Tipo de tubera: PVC Dimetro:0. 5 pulgadas Longitud: 100 cmIR (LPM)Q = m3/s ()

V (m/s)

4

6

8

10

12

14

16

18

20

Tabla 4.3: Perdida de carga por friccin en tubera de tramo recto (2da tubera) Tipo de tubera: Acero inoxidable Dimetro: 5 pulgadas Longitud: 100 cmIR (LPM)Q = m3/s ()

V (m/s)

4

6

8

10

12

14

16

18

20

TABLA 5.1 PERDIDA DE CARGAS EN ACCESORIOS (4 TIPOS DE ACCESORIOS)Accesorio Codo de 90Dimetro: 5pulgadasZ2: 0,05mIRLPMQ(m3/s)Vm/s) (m)H2OK

Tipo de flujo

4

6

8

10

12

14

16

18

20

TABLA 5.2 PERDIDA DE CARGAS EN ACCESORIOSAccesorio: Curva de 180Dimetro: 0,0127 mZ1: 0,1 mIRLPMQ(m3/s)Vm/s) (m)H2OK

Tipo de flujo

4

6

8

10

12

14

16

18

20

TABLA 5.3 PERDIDA DE CARGAS EN ACCESORIOSAccesorio: Manmetro de contraccionIRLPMQ(m3/s)Vm/s) (m)H2OK

Tipo de flujo

4

6

8

10

12

14

16

18

20

TABLA 5.4 PERDIDA DE CARGAS EN ACCESORIOIRLPMQ(m3/s)Vm/s) (m)H2OK

Tipo de flujo

4

6

8

10

12

14

16

18

20

Accesorio: nanometro de expansionTabla 6.1 perdida de carga en vlvulas (3 tipos de vlvulas)Tipo de vlvula: vlvula de globoDimetro: 0,0127 mIRQV (m)K

Tipo de flujo

4

6

8

10

12

14

16

18

20

Tabla 6.2 perdida de carga en vlvulas (3 tipos de vlvulas)Tipo de vlvula: vlvula de compuertaDimetro: 0,0127 m

IRQV (m)K

Tipo de flujo

4

6

8

10

12

14

16

18

20

Tabla 6.3 perdida de carga en valvulas (3 tipos de valvulas)Tipo de vlvula: vlvula de bolaDimetro: 0,0127 m

IRQV (m)K

Tipo de flujo

4

6

8

10

12

14

16

18

20

2