perdidas en tuberias y conectores

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LABORATORIO N° 3 PERDIDAS EN TUBERIAS Y CONECTORES ANDRES DAVID MENDEZ ESPINEL 1090580 UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER FACULTAD DE INGENIERIAS INGENIERIA ELECTROMECANICA

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LABORATORIO N 3PERDIDAS EN TUBERIAS Y CONECTORES

ANDRES DAVID MENDEZ ESPINEL 1090580

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDERFACULTAD DE INGENIERIASINGENIERIA ELECTROMECANICAMECANICA DE FLUIDOSSAN JOSE DE CUCUTA2014

LABORATORIO N 3PERDIDAS EN TUBERIAS Y CONECTORES

ANDRES DAVID MENDEZ ESPINEL 1090580

PERDIDAS EN TUBERIAS Y CONECTORES

PRESENTADO A: Luis Emilio vera duarteIngeniero mecnico

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDERFACULTAD DE INGENIERIASINGENIERIA ELECTROMECANICAMECANICA DE FLUIDOSSAN JOSE DE CUCUTA2014

INTRODUCCINLa prdida de energa (o carga) que se presentan en una conduccin debido a elementos como: ensanchamientos, contracciones, vlvulas, codos o curvas, etc. se denominan prdidas secundarias por aditamentos. En estos elementos los efectos debidos a friccin son pequeos y ms bien producen una perturbacin de la corriente que origina remolinos y desprendimientos que son los que intensifican las perdidas y una disminucin de la presin entre dos puntos del sistema de flujo. En todos los aditamentos se van a generar perdidas, aunque mayores en unos que otros, existen por ejemplo cambios bruscos y cambios suaves en los cuales las prdidas son diferentes.En este laboratorio se calcularn las magnitudes de dichas prdidas ocurridas por estas fuentes mediante datos experimentales.Conoceremos acerca de las prdidas que se obtienen en los diferentes diseos de tuberas, mediremos las presiones de cada tipo de tubera y su respectivo caudal para determinar cada prdida de energa y accesorios de los sistemas hidrulicos esto con el fin de conocer y aprender las caractersticas de seleccin de tuberas.Adems nos familiarizaremos con el Nmero de Reynolds (Nr), sabiendo que con el podemos definir si es un flujo laminar o turbulento, y algunas ecuaciones como las de Darcy-Weisbachy y la ecuacin del nmero de Reynolds.

OBJETIVOSOBJETIVO GENERALES Determinar las prdidas de carga que ocurren en tuberas y accesorios y su variacin de acuerdo a los diferentes parmetros que intervienen.

OBJETIVOS ESPECFICOS Conocer la importancia que tienen las prdidas de energa en tuberas y accesorios para que los sistemas hidrulicos funcionen. Determinar grandes prdidas de energa proporcionadas por algunos accesorios.

MARCO TERICO

FORMULA DE DARCY-WEISBACH

Endinmica de fluidos, laecuacin de Darcy-Weisbaches una ecuacinempricaque relaciona la prdida decarga hidralica(o prdida de presin) debido a la friccin a lo largo de una tubera dada con la velocidad media del flujo del fluido. La ecuacin tiene su nombre deHenry DarcyyJulius Weisbach.La ecuacin de Darcy-Weisbach contiene un factor adimensional, conocido como elfactor de friccin de Darcyo deDarcy-Weisbach, el cual es cuatro veces el factor de friccin de Fanning, con el cul no puede ser confundido.Esta frmula permite la evaluacin apropiada del efecto de cada uno de los factores que inciden en la prdida de energa en una tubera. Es una de las pocas expresiones que agrupan estos factores. La ventaja de esta frmula es que puede aplicarse a todos los tipos de flujo hidrulico (laminar, transicional y turbulento), debiendo el coeficiente de friccin tomar los valores adecuados, segn corresponda.

La forma general de la ecuacin de Darcy-Weisbach es:

H: perdidas de presin.F: coeficiente de rozamiento (del tubo de prueba).D: dimetro del tubo (dimetro interior).V: velocidad-promedio del fluido.G: aceleracin de la gravedad.K:coeficiente de resistencia

NMERO DE REYNOLDS

El nmero de Reynolds (Re) es un parmetro adimensional cuyo valor indica si el flujo sigue un modelo laminar o turbulento.El nmero de Reynolds depende de la velocidad del fluido, del dimetro de tubera, o dimetro equivalente si la conduccin no es circular, y de la viscosidad cinemtica o en su defecto densidad y viscosidad dinmica.En una tubera circular se considera: Re < 2300 El flujo sigue un comportamiento laminar. 2300 < Re < 4000 Zona de transicin de laminar a turbulento. Re > 4000 El fluido es turbulento.

Re: Nmero de Reynoldsd: Densidad (densidad del agua = 1000kg/m)v: Velocidad del fluidoD: Dimetro de la tubera o su Dimetro equivalente: Viscosidad dinmica (viscosidad dinmica del agua = 0,001002 Pas): Viscosidad cinemtica (viscosidad cinemtica agua = 1,002 cSt)

Laminar: La velocidad en cada punto del fluido permanece constante con el tiempo. En este caso las lneas de corriente no se cruzan unas con otras. El movimiento del fluido suele ser laminar si la velocidad no es demasiado grande. Turbulento: es un rgimen irregular caracterizado por regiones con remolinos. En este caso las lneas de corriente se cruzan unas con otras. Se produce cuando se alcanza una cierta velocidad crtica o cuando la velocidad cambia bruscamente.

APARATOS A UTILIZAR Panel de estudio de prdidas de tubera y conectores Banco bsico para hidrodinamica Un cronometro Flexmetro Calibrador pie de rey PROCEDIMIENTOPoner en funcionamiento la motobomba, con las vlvulas de paso totalmente abiertas, se van cerrando lentamente y se toman los respectivos volmenes en un tiempo determinado, para el caudal (Q). Tomar tres tiempos y volmenes y sacar promedios)Se leen los deltas de presin en los manmetros deferenciales de columna de agua para el tramo de tubera y para cada accesorio.Se deben tomar cuatro caudales diferentes para el posterior clculo del caudal en cada tubera.1. tubo manmetro2. tubos de seccin variados3. seccin de la tubera de objetos intercambiables de desconexin o medicin4. cmara anular5. vlvula de bolaCALCULOS

CAUDAL MEDIOes la cantidad de fluido que pasa en una unidad de tiempo. Normalmente se identifica con el flujo volumtrico o volumen que pasa por un rea dada en la unidad de tiempo. Menos frecuentemente, se identifica con el flujo msico o masa que pasa por un rea dada en la unidad de tiempo.

Velocidad del fluido y rea transversal de la tubera Elclculo del caudal viene expresado por laecuacin de continuidaddnde:Es elcaudal(m/s)Es lavelocidad(m/s)Es el rea de la seccin transversal de latubera(m)

Para que elaguafluya entre dos puntos, desde un punto inicial a un punto final, debe existir entre estos dos puntos una diferencia deenerga. Esta diferencia de energa debe igualarse a la energa necesaria para:Vencer larugosidadde la tuberaMantener o no los efectos de laviscosidaddel lquido, sin importar el rgimen (laminar, transicional turbulento)Cuando la diferencia de energa es capaz de mover cierto volumen de lquido desde un punto inicial hasta otro punto final, se tiene un fluido. el cual posee propiedades fsicas intrnsecas medibles tales como:Rgimen de funcionamiento (rgimen laminar, rgimen transicional orgimen turbulento)Caudal circulante, volumen de agua sobre unidad de tiempo (energa por velocidad dinmica)Presin interna (energa cintica)Energa por posicin (energa potencial)

REA TRANSVERSAL DE LA TUBERAD= dimetro interno

NUMERO DE REYNOLDSEl nmero de Reynolds depende de la velocidad del fluido, del dimetro de tubera, o dimetro equivalente si la conduccin no es circular, y de la viscosidad cinemtica o en su defecto densidad y viscosidad dinmica.

DIFERENCIAS DE PRECION MEDIDA POR EL MANOMETRO

TABLA DE DATOSTIPO DE TUBERIADIAMETRO (cm)

TUBO RECTO1.27

VALVULA1.27

CODOS 90 Y 45 1.27

EXPANSIN 1.27

REDUCCION2.54

DIAMETROS (cm)

Vol.t(s)Vol.t(s)Vol.t(s)Vol.t(s)

5 litros11.525 litros12.045 litros19..565 litros34.07

ACCESORIOSh(cm)h(cm)h(cm)h(cm)

Recto P.V.C22.312.85.20.1

Codos 4534.622.99.42.3

Codos 904529.711.52.7

Red P.V.C31.519.96.81.4

Exp P.V.C11.26.42.10.1

vlvula20.1103.10.5

TABLA RESULTADOS FINALES

CAUDALES (cm^3/sg)ABIERTA CERRADA CERRADA CERRADA

Recto P.V.C434.028415.28255.62146.76

Codos 45476.64399.04198.34128.63

Codos 90476.64399.04198.34128.63

Red P.V.C434.028415.28252.65124.91

Exp P.V.C434.028415.28252.65124.91

vlvula483.56399.68287.69139.74

Velocidades (cm/seg)ABIERTA CERRADA CERRADA CERRADA

Recto P.V.C342.63327.83201.79115.85

Codos 45376.26315156.57101.54

Codos 90376.26315156.57101.54

Red P.V.C85.6681.9649.8624.65

Exp P.V.C342.63327.83199.4498.61

vlvula381.73315.51287.69110.31

Cm de agua (cm)ABIERTA CERRADA CERRADA CERRADA

Recto P.V.C22.312.85.20.1

Codos 4522.514.855.71.35

Codos 9017.311.454.71.15

Red P.V.C11.231.512.10.1

Exp P.V.C31.519.97.81.4

vlvula20.1103.10.5

NUMERO DE REYNOLDSABIERTA CERRADA CERRADA CERRADA

Recto P.V.C43340.6441468.5325525.2314654.53

Codos 4547594.6439845.6219805.1712844.2031

Codos 9047594.6439845.6219805.1712844.2031

Red P.V.C21670.0020734.9012613.486236.1553

Exp P.V.C43340.6541468.5425227.9712473.58

vlvula48286.5639910.1228726.7413954.116

CALCULO DE CAUDAL

Calculo de caudales correspondientemente para tubera abierta:

Calculo de caudales correspondientemente para tubera cerrada:

Calculo de caudales correspondientemente para tubera cerrada:

Calculo de caudales correspondientemente para tubera cerrada:

CALCULO DE VELOCIDAD

Calculo de velocidad para tubera abierta:

Calculo de velocidad para tubera cerrada:

Calculo de velocidad para tubera cerrada:

Calculo de velocidad para tubera cerrada:

CALCULO NUMERO DE REYNOLDS

Calculo de numero de Reynolds para tubera abierta:

Tubo recto: primero hallaremos la viscosidad cinemtica despus se reemplaza en la frmula de numero de Reynolds

Calculo de numero de Reynolds para tubera cerrada:

Calculo de numero de Reynolds para tubera cerrada:

Calculo de numero de Reynolds para tubera cerrada:

CONCLUSIONES

A medida que se aumente la longitud del tramo en donde se toma las mediciones pertinentes a la cada de presin, estn van hacer mayores, por lo q se verifica la proporcionalidad que hay entre la perdida de energa y la longitud como lo muestra la expresin:

Un aumento en el caudal produce una elevacin en las cadas de presin, debido a que, en una seccin de tubera de rea constante, la velocidad va hacer mayor, por lo tanto las prdidas de energa van aumentar en un factor cuadrtico, pues :

Las diferencias entre las medidas experimentales y la tericas, radican en la sensibilidad y la calibracin del manometro, pues cualquier entorpecimiento del sistema hacia que los datos cambiaran abruptamente.

ANEXOS

Grafica de h vs Nr para el tubo recto

Grafica de h vs V^2/2g tubo recto

Grafica v^2/2g vlvula

Grafica v^2/2g codo 45

Grafica de v^2/2g de 90