PERDIDAS POR ACCESORIOS

PRESENTADO POR:MARILYN GIL RUBIANODANIEL RICARDO MORENO MANCILLAJUAN DAVID SALAMANCA LIZARAZOYEFER LEONARDO VILLAMOR REYES

UNIVERSIDAD PEDAGGICA Y TECNOLGICA DE COLOMBIAFACULTAD DE INGENIERAESCUELA DE METALURGIALABORATORIO DE FENMENOS DEL TRANSPORTETUNJA2015PERDIDAS POR ACCESORIOS

PRESENTADO POR:MARILYN GIL RUBIANODANIEL RICARDO MORENO MANCILLAJUAN DAVID SALAMANCA LIZARAZOYEFER LEONARDO VILLAMOR REYES

PRESENTADO A:Msc.ING. EDWIN ADOLFO PARRA

UNIVERSIDAD PEDAGGICA Y TECNOLGICA DE COLOMBIAFACULTAD DE INGENIERAESCUELA DE METALURGIALABORATORIO FENMENOS DEL TRASPORTETUNJA2015

INTRODUCCINEste laboratorio nos permite determinar las prdidas de carga que hay a lo largo de una tubera con diferentes alturas dependiendo de la friccin o a los accesorios (codos para unir tuberas y expansiones), afectando las presiones o la caiga de altura que existe en los puntos mencionados.Se pretende calcular las magnitudes de las prdidas que presenta la tubera, en los accesorios, que esta presenta, mediante datos tomados en el laboratorio..

OBJETIVOS Determinar en forma experimental los coeficientes de prdidas para diferentes tipos de accesorios a lo largo de una tubera .comparar valores tericos con experimentales

MARCO TERICOPrdida de energa entuberas por accesorios:A medida que un fluido fluye por un conducto, tubo o algn otro dispositivo, ocurren prdidas de energa debido a la friccin; tales energas traen como resultado una disminucin de la presin entre dos puntos del sistema de flujo. Hay tipos de prdidas que son muy pequeas en comparacin, y por consiguiente se hace referencia de ellas como prdidas menores, las cuales ocurren cuando hay un cambio en la seccin cruzada de la trayectoria de flujo o en la direccin de flujo, o cuando la trayectoria del flujo se encuentra obstruida como sucede en una vlvula, codos, tees, reductores de dimetro, etc.[footnoteRef:1] [1: STREETER, Victor y E. Benjamin Wylie.Fundamentos de Mecnica de Fluidos.Mc Graw Hill. 8va. Edicin.]

En los accidentes de la conduccin (uniones, codos, juntas, ensanchamientos, estrechamientos, vlvulas, etc.) se producen cambios de velocidad y direccin que distorsionan el flujo y generan turbulencias que intensifican el rozamiento, contribuyendo de manera importante a la prdida de energa mecnica del fluido. El conocimiento de estas prdidas por friccin en conducciones tiene gran importancia por ser necesario para calcular el trabajo mecnico que es necesario aplicar al fluido, mediante bombas, en el caso de lquidos o fluidos no compresibles, para mantener una determinada presin o velocidad (y por lo tanto, un determinado caudal).Adems de las prdidas de energa por friccin, hay otras prdidas "menores asociadas con los problemas en tuberas. Se considera que tales prdidas ocurren localmente en el disturbio del flujo. Estas ocurren debido a cualquier disturbio del flujo provocado por curvaturas o cambios en la seccin. Son llamadas prdidas menores porque pueden despreciarse con frecuencia, particularmente en tuberas largas donde las prdidas1Debidas a la friccin son altas en comparacin con las prdidas locales. Sin embargo en tuberas cortas y con un considerable nmero de accesorios, el efecto de las prdidas locales ser grande y debern tenerse en cuenta. Las prdidas menores son provocadas generalmente por cambios en la velocidad, sea magnitud o direccin. Experimentalmente se ha demostrado que la magnitud de las prdidas es aproximadamente proporcional al cuadrado de la velocidad. Es comn las prdidas menores se expresan como:1

La ecuacin de Darcy se puede utilizar para calcular la prdida de energa en secciones largas y rectas de conductos redondos, tanto flujo laminar como turbulento. La diferencia entre los dos est en la evaluacin del factor f, que carece de dimensiones. [footnoteRef:2] [2: GILES, Ronald.Mecnica de fluidos e HidrulicaSerie Schaum. Mc Graw Hill. 3ra. Edicin]

Cuando se tiene un flujo laminar, el flujo parece desplazarse en forma de varias capas, una sobre la otra. Debido a la viscosidad del fluido, se crea una tensin de corte entre las capas del fluido. La prdida de energa debido a la friccin en un flujo laminar en conductos circulares se puede calcular a partir de la ecuacin:2 en la que, Para un flujo turbulento de fluidos en conductos circulares resulta ms conveniente utilizar la ley de Darcy para calcular la prdida de energa debido a la friccin. No podemos calcular f mediante un simple clculo, como se puede hacer con el flujo laminar, pues el flujo turbulento no se conforma de movimientos regulares y predecibles. Est cambiando constantemente. Por eso se debe confiar en los datos experimentales para determinar los valores de f. 2Las pruebas han mostrado que el nmero adimensional f depende de otros dos nmeros, tambin adimensionales, el nmero de Reynolds y la rugosidad relativa del conducto. La rugosidad puede variar debido a la formacin de depsitos sobre la pared, o debido a la corrosin de los tubos despus de que este ha estado en servicio durante algn tiempo. Uno de los mtodos ms extensamente empleados para evaluar el factor de friccin hace uso del diagrama de Moody. 2Tambin se habla de la prdida de energa cuando hay codos, dilatacin o contraccin o a travs de una vlvula. Los valores experimentales de prdidas de energa generalmente se reportan en trminos de un coeficiente de resistencia, K, de la siguiente forma: [footnoteRef:3] [3: Mecnica de Fluidos con aplicaciones en la ingeniera. Jaseph B. Franzini. E. Jhon Finnemore. Edicin Novena. Ao 1999. Editorial Me. Graw Hill. ]

hL = K (v2/2g) Las pruebas han mostrado que el valor del coeficiente de prdida K depende tanto de la porcin de los tamaos de los dos conductos como de la magnitud de la velocidad del fluido, ya sea para una dilatacin sbita o una contraccin sbita. Para calcular el valor del coeficiente de friccin en vlvulas o junturas se obtiene con la frmula: 3K = (Le/d)ft

Las prdidas que ocurren en tuberas debido a dobleces, codos, juntas, vlvulas, etc., se llaman perdidas menores. Nombre del cual podemos considerar incorrecto porque en muchas ocasiones son ms importantes que las prdidas debidas a la friccin en el tubo pero el nombre es convencional. Las prdidas menores ocurren de una manera puntual mientras que la friccin y viscosidad ocurren de una manera distribuida. En casi todos los casos la perdida menor se determina por experimentos.3Prdidas de carga ocasionadas por Codos:Los Codos son accesorios de forma curva que se utilizan para cambiar la direccin del flujo de las lneas tantos grados como lo especifiquen los planos o dibujos de tuberas. Los codos estndar son aquellos que vienen listos para la pre-fabricacin de piezas de tuberas y que son fundidos en una sola pieza con caractersticas especficas y son:3Codos estndar de 45Codos estndar de 90Codos estndar de 180

ANLISIS DE RESULTADOSNM(Kg)T (s)Q (/s)LECTURA DE DIFERENCIA PIEZOMETRICA (mm)

Codo Recto 90Codo (R,C)AmpliacinContraccinCurva

12345687109

11,536,40,000123727470445429413410415415395399382

22.041,330,000145291473445427410407410412391395376

32,541,0510,000182848480440420396393397400372375353

43.042,7530,000210682486440415390385390392362365340

53,542,2470,00024874490440410380375383383346352322

64.047,4240,000253242492428408375370377367340345310

74,549,0850,000275256495435405370365373374373337305

85.052,340,00028682497436404367360370370325330295

95,552,280,000315864500435400360355365365320325297

NQ ( /s) (m/s) (m/s)/2g (m)/2g (m)PERDIDAS TORALES (m)

Codo Recto 90Codo AMPLIACIONCONTRACCIN CURVA

(1-2)(3-4)(5-6)(7-8)(9-10)

10,0001237270,311176730,059627410,004940360,00018140,0250,0160,0050,0010,001

20,0001452910,365411180,070019760,006812520,000250140,0280,0170,0030,020,017

30,0001828480,459868340,088119560,010789740,000396180,040,0240,0040,0210,019

40,0002106820,529873140,101533810,014324770,000525980,0460,0250,0050,0280,022

50,000248740,625589440,119874890,019967460,000733160,050,030,0080,030,025

60,0002532420,636911440,12204440,020696740,000759940,0640,0330,0070,0370,03

70,0002752560,692278690,132653820,024451520,000897810,060,0350,0080,0270,035

80,000286820,721362440,138226820,026549170,000974830,0610,0370,010,0010,032

90,0003158640,794409360,152224010,032198280,001182250,0650,040,010,0450,035

Nk

Codo Recto 90 (1-2)Codo (3-4)Ampliacin (5-6)Contraccin (7-8)Curva (9-10)

15,0603650083,23863361,0120730020,20241460,2024146

24,1100815282,495406640,4403658782,935772522,49540664

33,7072258272,22433550,3707225831,9462935591,76093227

43,211220281,745228410,3490456831,9546558231,535801

52,5040745321,502444720,4006519251,5024447191,25203727

63,0922738041,594453680,3382174471,7877207931,44950335

72,4538352421,431403890,3271780321,1042258591,43140389

82,2976234181,393640430,3766595770,0376659581,20531065

92,0187415491,242302490,3105756231,3975903031,08701468

Prom2,8436962881,89747520,4361655281,4298649042,26557484

DATOS Y CALCULOSQ = Donde := 1000 m: masa t : tiempo = = 0,0001236 = = = 0,0003976 .= = = 0,31086

= = 0,004925 m = = = 0,00068 = = = 0,1817

= = 0,009264 mCodo recto = (1-2) = (470 mm 445 mm) = 25 mm = 0,025 m hl= K= K = = 5,06035

De la misma manera que los clculos se realizaron para codo recto, se realizan para codo (R.C), ampliacin, contraccin y curva.

CUESTIONARIO. Consultar y exponer la expresin terica para las prdidas de energa en : Ampliacin brusca de una conduccin.

En la figura se muestra una apliacin brusca de conduccin donde la velocidad uno es mayor que la dos en la seccin menor produciendo choques entre las particulas de ambas velocidades, que ademas generan torbellinos los cuales absorben la energia.Al aplicar Bernoulli y teniendo en cuenta la accin de ambas presiones tenemos la expresin: + + = + + Expresion de donde se obtiene la perdida de carga hf

hf= - ( - ) Reduccin brusca.

De la imagen anterior podemos deducir que la reduccin brusca ocurre de una seccin a una seccin , y en funcin del dimetro, vendra dada por la expresin:hf= k Siendo K = ( 1 - )Donde los valores para K en este caso, generalmente estn comprendidos entre 0,04 y 0,15.

Analizar la perdida de energa por expansin recta de conduccin a depsitos.Los accesorios de las tuberas curvas, codos, vlvulas, etc) distorsionan las lneas normales de flujo y dan lugar a friccin, las cuales, en conduccin cortas pueden ser mayores que las correspondientes a la longitud recta de la tubera. Estas prdidas se calculan con la ecuacin general: = Estando tabulados los valores de se obtiene mejores resultados considerando la longitud equivalente de tubo recto que producira la misma prdida. Esta longitud equivalente se suma a la longitud real de la tubera en la ecuacin de Darcy weisbach, y se encuentran recogidas en bacos en funcin del accesorio y del dimetro.

Analizar la prdida de energa por entrada de depsito a conduccin teniendo en cuenta la forma de la entrada.Las prdidas se pueden presentar por una posible contraccin que se da en el fluido, de acuerdo al tipo de accesorio que se tenga ( codo recto, codo RC, amplificacin, contraccin, curva) depender el valor de k ( coeficiente de resistencia ) ; adems, teniendo en cuenta los resultados obtenidos en la prctica se observa que los accesorios en donde hay mayores prdidas en un codo recto y en un codo RC.

Consultar y establecer la expresin de prdidas en venturmetro, orificio, boquillas y vlvulas.Existe una expresin general para las prdidas en accesorios como en un venturmetro, un orificio, en boquilla, y en vlvulas. Las cuales se obtiene tomando a en funcin de de la siguiente manera:= = ) = k

de modo general expresamos todas las prdidas locales pueden ser expresadas bajo la forma:

hf= k el coeficiente de k es el que diferencia cada accesorio los valores se pueden obtener experimentalmente o tambin con valores aproximados en tablas.

Hacer una clasificacin aproximada de las vlvulas de acuerdo con la magnitud de las prdidas.Para clasificar las vlvulas dependiendo de sus prdidas, se comprob que las prdidas: hf= k Por la cual se compararon la magnitud r de estos coeficientes. Magnitud esfrico con rosca. Magnitud en ngulo con rosca. Magnitud de Check. Magnitud de Die. Magnitud esfrico Magnitud de compuesto. Magnitud de pichancha.

Sealar los factores que se deben considerar para hallar los coeficientes K de prdidas para codos y curvas.Los principales factores a tener en cuenta son el radio de curvatura que posea, la geometra del accesorio, la rugosidad de la tubera por donde pasa el fluido, cambio de velocidad entre diferentes secciones de la curva o codo dependiendo del dimetro.

Procedimientos prcticos para determinar las prdidas en rejillas.Para la obtencin de las prdidas en rejilla tomamos en cuenta el procedimiento de las normas tcnicas para el diseo e instalaciones de obras hidrulicas la cual nos determina la forma en que se calculan las prdidas en rejilla de la siguiente manera: Se instalan rejillas que a su vez sirven para obstruir el paso de material slido. Se instalan compuertas para dejar la unidad en seco. La velocidad debe ser controlada para evitar la sedimentacin en las rejillas, no debe ser menor a 0,6 m/s. El espacio entre barras vara segn el grosor de las rejillas estas deben ser instaladas con una inclinacin entre 60 y 90 hacia la horizontal.

Elaborar las grficas de prdidas de energa total vs. Carga de velocidad ( / 2g ) en (mm), para cada uno de los accesorios encontrados. Ignorando el clculo de prdidas por friccin, ya que para este caso no son representativas.

Comparar los valores de K obtenidos en cada caso con los tabulados en los textos.

Curva: *100% = 2,72 %Ampliacin: *100% = 45,47%Codo recto (90) : *100%= 36,7 %Codo: *100% = 32,2%Contraccin: *100% =60,3 %

ANLISIS DE RESULTADOSPor medio de las grficas obtenidas, se observa que en los primeros las dos velocidades son muy similares, pero estn varan a medida que aumenta la carga, esto ocurre para todos los accesorios.A travs de los resultados obtenidos en las prdidas totales, se observa que en los accesorios en los cuales hay ms prdidas son codos rectos, codo RC, Contraccin y curva.En los diferentes accesorios al aumentar la masa el coeficiente de perdida disminuye debido a que el caudal aumenta porque varan sus velocidades, debido a que los dimetros son diferentes.

CONCLUSIONES Las prdidas por accesorios vienen dadas no solo por las diferentes piezas especiales que se usan para transportar un fluido sino que esta perdidas tambin repercuten en la forma o el diseo en que se instalan los accesorios, ya que las prdidas se representan en el cambio de direccin del movimiento de dicho fluido, especialmente donde las trayectorias son pequeas. En la mayora de los sistemas de fluidos se presentan perdidas por accesorios por lo que se suele usar siempre a estos que son causantes de la turbulencia y por tanto de la produccin de calor que significan perdidas de carga. Las prdidas no solo se presentan en calor generado por la turbulencia, sino que adems en el dimetro y formas de tales accesorios que cambian la direccin y la velocidad originado una prdida de carga.

BIBLIOGRAFA Hidrulica General. Volumen 1 Fundamentos. Gilberto Sotelo Avila. Edicin ao1995. ediorial L1MUSA.

Hidrulica Orase W. King. Chester O. Wisler, Jaimes G. Woodburn. Edicin de 1980. Editorial. Trillas.

PAGINAS WEB:

www.galeon.com/fluidos1/ecuaciones.ppt

www.fluidos.eia.edu.co/lhidraulica/guias/perdidaslocalesentuberias/perdidaslocales

www.construaprende.com/Lab/7/Prac7_1.html -