informe pérdidas menores

ESCUELA POLITECNICA NACIONALFACULTAD DE GEOLOGA Y PETRLEOS

LABORATORIO DE MECNICA DE FLUIDOS

TITULO DE PRCTICA:PRDIDAS EN ACCESORIOS

DANIEL CASTILLOCARLOS GUAMIALAMCRISTIAN GUAMINGAOSCAR NUEZ

30 DE ENERO DE 2015

OBJETIVOS

Determinar la prdida de altura de un fluido que circula por una tubera que presenta diversos accesorios sobre la misma.

RESUMEN

En el siguiente documento estudiamos, las variaciones, especficamente prdidas, de energa que presenta un fluido al recorrer una serie accesorios conectados mediantes tubera de dimetro constante, con el objeto de mantener cierta velocidad aproximada durante todo el flujo. Estos accesorios se encuentran ensamblados mediante tubera de un largo relativamente pequeo, de modo que las prdidas menores en accesorios son mayormente cuantificables que las prdidas mayores por friccin en tubera. Finalmente en la configuracin de los accesorios encontramos pequeas vlvulas de media vuelta para la salida de flujo, a la entrada y salida de cada accesorio, de modo que mediante conceptos de presin hidrosttica podemos estimar la prdida de energa como una representacin de la cada de presin que presenta el fluido al pasar por cada uno de estos dispositivos.

ABSTRACT

In the following document we are going to study the variations, specifically losses, of energy that a fluid has at the time of flowing through a series of accessories connected by constant diameter pipe, in order to maintain a specific velocity all along the flow. These accessories are assembled by a relatively low length pipe, so that minor losses at accessories are largely quantifiable accessories that higher losses per friction in pipe. Finally, in the configuration of the accessories there are small valves swing outflow, at the inlet and outlet of each device, so that, using concepts of hydrostatic pressure we can estimate the power loss as a representation of the pressure drop presented by the fluid when it goes through each of these devices.

DATOS OBTENIDOS Tabla #1. Parmetros generales para los clculos

Dimetro de la tubera de cobre tipo K (m)0.03175

Rugosidad relativa para accesorios de cobre (m)1.5*10-6

Viscosidad cinemtica para el agua a 20C (m2/s)1.02*10-6

*Las longitudes equivalentes al dimetro de cada accesorio se sealan en cada una de las respectivas tablas.

Tabla #2. Datos obtenidos para el Codo en U

V (m3)t(s)h2 (m)h1(m)

0.016.660.5700.86

0.016.150.5400.9

0.015.8750.6300.94

0.015.3650.5100.86

0.014.970.5000.92

Tabla #3. Datos obtenidos para el Codo de radio corto

V (m3)t(s)h2 (m)h1(m)

0.0112.4250.730.66

0.018.5050.670.42

0.017.460.780.39

0.015.820.760.42

0.014.8250.90.43

Tabla #4. Datos obtenidos para el Codo de radio largo

V (m3)t(s)h2 (m)h1(m)

0.0111.8550.830.75

0.017.8550.910.89

0.015.2350.780.73

0.014.360.670.59

0.014.1550.650.58

Tabla #5. Datos obtenidos para la Vlvula de compuerta abierta completamente

V (m3)t(s)h2 (m)h1(m)

0.018.50.9750.95

0.019.1410.97

0.017.711.051

0.017.071.161.1

0.017.151.421.33

Tabla #6. Datos obtenidos para la Vlvula de compuerta abierta

V (m3)t(s)h2 (m)h1(m)

0.016.370.9650.92

0.017.451.010.94

0.016.521.020.945

0.016.371.040.955

0.015.721.070.97

Tabla #7. Datos obtenidos para la el Vlvula de compuerta abierta

V (m3)t(s)h2 (m)h1(m)

0.018.850.9450.88

0.019.70.9780.875

0.018.461.1080.855

0.017.011.110.865

0.0181.170.875


V (m3)t(s)h2 (m)h1(m)

0.0113.40.9280.855

0.0115.461.010.8

0.0111.511.050.755

0.0110.151.240.71

0.017.71.380.69

Tabla #9. Datos obtenidos para la Vlvula de Esfera

V (m3)t(s)h2 (m)h1(m)

0.017.091.881.8

0.0111.421.721.63

0.019.111.551.7

0.016.261.471.67

0.019.281.111.43

Tabla #10. Datos obtenidos para la Vlvula de Globo

V (m3)t(s)h2 (m)h1(m)

0.0118.751.371.28

0.0115.611.381.25

0.0112.961.451.05

0.018.591.630.89

0.017.532.050.595

Tabla #11. Datos obtenidos para el Tubo Venturi

V (m3)t(s)h2 (m)h1(m)

0.0124.821.331.31

0.018.161.6551.0115

0.019.531.7350.96

0.0113.131.830.895

0.0110.752.040.695

Tabla #12. Datos obtenidos para el Medidor de Orificio

V (m3)t(s)h2 (m)h1(m)

0.017.090.8740.55

0.015.51.0160.574

0.016.51.2060.648

0.015.51.2430.653

0.014.11.4520.757

Tabla #13. Datos obtenidos para la Expansin sbita

V (m3)t(s)h2 (m)h1(m)

0.017.091.881.8

0.0111.421.721.63

0.019.111.551.7

0.016.261.471.67

0.019.281.111.43

Tabla #14. Datos obtenidos para la Contraccin sbita

V (m3)t(s)h2 (m)h1(m)

0.0170.770.765

0.015.50.790.785

0.016.50.7940.787

0.015.50.7990.792

0.014.10.810.803

CLCULOS

PARTE 1: Ejemplo de clculo:Vlvula compuerta :

Vlvula compuerta :

Vlvula compuerta :

Vlvula compuerta:

Tubo de Venturi:

Codo U:

Ensanchamiento brusco:

Contraccin brusca:

*El mismo proceso de clculo es para la placa orifico.

PARTE 2: Tablas de datos obtenidos

Tabla #15. Datos obtenidos para el Codo en U

CaudalVelocidadhD/NRftLe/DhL% Error

0.0015015021.8964807120.2921166.666759032.61040.0202175500.1853652256.447903

0.0016260162.0537498450.3621166.666763927.99760.01987929500.2137468868.4235113

0.0017021282.1498828160.3121166.666766920.3720.01968938500.2319879433.6276342

0.0018639332.3542519190.3521166.666773281.86120.01932142500.2729912528.2092355

0.0020120722.5413604720.4221166.666779106.07350.01902061500.3131560434.1184405

Figura #1. Grfica de la prdida vs. Caudal para Codo en U

Tabla #16. Datos obtenidos para el Codo de radio corto


0.0008048291.0165441890.0721166.666731642.42940.0232289300.0367143890.6609924

0.0011757791.4850748440.2521166.666746226.59440.02131799300.07191146247.649731

0.0013404831.6931047650.3921166.666752702.03560.020716300.09082988329.374123

0.0017182132.1701995780.3421166.666767552.7810.01965071300.14155745140.185166

0.0020725392.6177329630.4721166.666781483.35450.01890632300.19815851137.183853

Figura #2. Grfica de la prdida vs. Caudal para Codo de radio corto

Tabla #17. Datos obtenidos para el Codo de radio largo


0.0008435261.0654206280.0821166.666733163.82840.02297749200.02659552200.802503

0.0012730741.6079645510.0221166.666750051.83770.02094954200.0552320563.7891432

0.001910222.4127147170.0521166.666775101.65910.01922405200.1141091756.1823132

0.0022935782.8969177860.0821166.666790173.66640.0185241200.158516149.5319416

0.0024067393.0398463410.0721166.666794622.6680.01834722200.1728770259.5087895

Figura #3. Grfica de la prdida vs. Caudal para Codo de radio largo

Tabla #18. Datos obtenidos para la Vlvula de compuerta abierta completamente


0.0010588241.3373535750.02521166.666741628.40790.0218200280.0159173757.0610953

0.001312911.6582794150.0321166.666751618.01120.0208095680.0233400628.5343537

0.001556421.9658461550.0521166.666761191.77980.0200638180.0316254258.1006778

0.0018387552.3224512030.0621166.666772291.9860.0193757780.0426261440.7586847

0.0019580422.4731169460.0921166.666776981.82650.0191267480.0477149188.6202759

Figura #4. Grfica de la prdida vs. Caudal para Vlvula de compuerta abierta completamente

Tabla #19. Datos obtenidos para la Vlvula de compuerta abierta


0.0010989011.3879737960.04521166.666743204.08630.02163981350.0743905839.5084683

0.0012080541.525839650.0721166.666747495.49890.02119131350.0880394720.4902046

0.0013803681.7434824220.07521166.666754270.16360.02058521350.1116586232.8309797

0.0014128731.7845377380.08521166.666755548.1110.02048235350.1163946926.9726163

0.0017482522.208140130.121166.666768733.77370.0195798350.1703583641.3002114

Figura #5. Grfica de la prdida vs. Caudal para Vlvula de compuerta abierta



0.0005649720.7135910480.06521166.666722212.27040.025272151600.1049771438.0817587

0.0007216490.9114838230.10321166.666728372.1680.023830121600.1615020536.2237201

0.0011820331.4929741780.25321166.666746472.48050.021293081600.3871656834.6532983

0.001283881.6216127520.24521166.666750476.67140.020910981600.4485620945.3810291

0.0013751.7367022120.29521166.666754059.1130.020602511600.5069027541.8034329

Figura #6. Grfica de la prdida vs. Caudal para el Vlvula de compuerta abierta



0.0002238810.2827737660.07321166.66678802.026540.032167539000.1180245238.1484441

0.000420440.5310391340.2121166.666716529.89460.027203029000.3520031340.3414397

0.0006081670.7681488340.29521166.666723910.51520.024823969000.6721066456.1081557

0.0006896550.871073210.5321166.666727114.28860.024087349000.8386380236.8022926

0.0007142860.9021829670.6921166.666728082.65610.023887929000.8921623522.6598165

Figura #7. Grfica de la prdida vs. Caudal para el Vlvula de compuerta abierta

Tabla #22. Datos obtenidos para la Vlvula de Esfera


0.000775740.9798037870.0821166.666730498.79430.023429051500.1720117453.4915457

0.0008318741.0507034560.0921166.666732705.72030.02305151500.1946187153.7557305

0.0001097690.1386450220.1521166.66674315.666140.039655691500.005829612473.07273

0.0001757190.2219427750.221166.66676908.512840.034451961500.01297841441.02251

0.0001616380.2041577840.3221166.66676354.91140.035297211500.011251162744.15085

Figura #8. Grfica de la prdida vs. Caudal para Vlvula de Esfera

Tabla #23. Datos obtenidos para la Vlvula de Globo


0.000320.4041779690.0921166.666712581.02990.029197993400.082682018.85077099

0.0003843690.4854796240.1321166.666715111.74320.027834723400.1137212614.3145995

0.0006172840.7796642930.421166.666724268.96210.024734963400.2606388653.4690558

0.0009313151.1763037530.7421166.666736615.33740.022461493400.5387538237.3540146

0.0013280211.6773654111.45521166.666752212.10960.020757963401.012401443.7176993

Figura #9. Grfica de la prdida vs. Caudal para Vlvula de Globo

Tabla #24. Datos obtenidos para el Tubo Venturi

CaudalD1D2rea 1rea 2hLh% Error

0.0001813050.031750.015880.000791730.000198060.040050540.0250.0630898

0.0008578430.031750.015880.000791730.000198060.896608020.643528.2295064

0.0009443860.031750.015880.000791730.000198061.086640960.77528.6792947

0.001066260.031750.015880.000791730.000198061.385203160.93532.500876

0.0012093020.031750.015880.000791730.000198061.781790471.34524.5141321

Figura #10. Grfica de la prdida vs. Caudal para Tubo Venturi

Tabla #25. Datos obtenidos para el Medidor de Orificio

CaudalVelocidadD1D2rea 1rea 2hLh% Error

0.0015514811.9596075740.031750.009530.000791737.1331E-0510.13035480.32496.8016915

0.0018181822.2964657350.031750.009530.000791737.1331E-0513.91253840.44296.8230097

0.0018461542.3317959780.031750.009530.000791737.1331E-0514.34390940.55896.1098471

0.0022.5261123090.031750.009530.000791737.1331E-0516.83417140.5996.495224

0.0020731712.6185310520.031750.009530.000791737.1331E-0518.08847240.69596.1577739

Figura #11. Grfica de la prdida vs. Caudal para Medidor de Orificio

Tabla #26. Datos obtenidos para la Expansin sbita


0.000775740.9798037870.031750.0750.000791730.004417860.032974260.08142.613517

0.0008318741.0507034560.031750.0750.000791730.004417860.037919020.09137.347915

0.0010976951.3864502240.031750.0750.000791730.004417860.066024530.15127.188282

0.0017571882.2194277480.031750.0750.000791730.004417860.16919160.218.2091805

0.0016163792.0415778360.031750.0750.000791730.004417860.143162290.32123.522542

Figura #14. Grfica de la prdida vs. Caudal para Expansin sbita

Tabla #27. Datos obtenidos para la Contraccin sbita


0.0015714291.9848025280.0750.031750.004417860.000791732.626563250.00599.8096372

0.0018181822.2964657350.0750.031750.004417860.000791733.516196960.00599.8578009

0.0018461542.3317959780.0750.031750.004417860.000791733.625219870.00799.8069083

0.0022.5261123090.0750.031750.004417860.000791734.254598320.00799.8354721

0.0020731712.6185310520.0750.031750.004417860.000791734.571605130.00799.8468809

Figura #13. Grfica de la prdida vs. Caudal para Contraccin sbita

Figura #14. Grfica de la prdida vs. Caudal para todos los accesorios empleados en la prctica (Datos tericos y prcticos)

ANLISIS DE RESULTADOS

CONCLUSIONES

Durante el desarrollo de la prctica, se pudo observar que a pesar de todas las precauciones tomadas, se produjo la aparicin de burbujas en el caudal de agua. Lo cual nos conduce a una medicin errnea del tiempo en el que fluye el agua por la tubera. Se pudo conocer de forma prctica la manera de conocer la variacin de la energa ocasionada por la friccin del caudal de agua con la tubera y los accesorios. Esto con la ayuda de un manmetro de tubo en U. Las prdidas de energa en cada accesorio utilizado tienen valores completamente distintos y sin relacin entre s, puesto que cada una tiene diferentes estructuras y calidades. Pueden existir errores increblemente grandes en los porcentajes de prdidas debido a daos e imperfecciones tanto en la tubera como en los accesorios. A medida que la tubera por la que circula el fluido va adquiriendo una mayor longitud, el valor de las prdidas se va haciendo mayor. Sin flujo dentro de la tubera no existe prdida y por consiguiente, las alturas en el manmetro deberan ser iguales. Sin embargo, no lo son, debido a los desperfectos ya mencionados arriba. Como el sistema utilizado tiene varios aos de uso, ste puede presentar fugas en su estructura, las cuales no son tomadas en consideracin en teora, pero en la prctica esto nos da un error en algunos valores calculados, puesto que el caudal se reduce debido a ello. Las prdidas por friccin ocasionan una cada de presin a travs de una tubera, adems de disminuir la velocidad con la que circula. Se determin que el flujo del caudal a travs de la tubera en la prctica realizada fue siempre turbulento (). Se pudo notar que en un codo la prdida de energa es menor a la que se suscita en una tubera recta, esto debido a que los coeficientes de friccin en una tubera es mucho mayor que en un codo.

RECOMENDACIONES

Para una correcta medicin de las prdidas de energa, debemos esperar que el fluido presente dentro del manmetro se estabilicen a una misma altura. No se debe abrir ninguna de las vlvulas grandes mientras esta fluyendo el agua por dentro, ya que adems de no poder medir ningn valor de esa forma, el equipo se puede estropear. A la hora de tomar el tiempo para calcular el caudal de agua, debemos esperar que el lquido no salga al exterior con burbujas de aire consigo, ya que eso nos llevar a medir incorrectamente el tiempo. Adems de lo anterior tambin se debe retirar toda el agua presente dentro del manmetro cuando se termine de medir un caudal. Tener muy en cuenta la toma del tiempo en el final del caudal, en si en el balde, que sea acorde a los 10 litros la medida del tiempo respectivo. Abrir completamente cada uno de los respectivos accesorios para un correcto flujo completo del caudal. Antes de la realizacin de la prctica es necesario verificar cul de todos los accesorios que comprende el sistema, est en buen estado para tomarlo en consideracin para la prctica. Cuando se termina de medir una prdida, tener cuidado al liberar el lquido sobrante dentro de las tuberas, ya que puede salir con demasiada fuerza y ocasionar un desastre. un error abismal en respuesta a que el asumir que la esfera cuenta con una aceleracin nula desde el inicio de su movimiento es errneo. Durante su circulacin por el fluido, la esfera describir pequeas curvas, que ocasionan que el recorrido sea mayor y la su movimiento no sea lineal, como espersemos que fuese. El hecho de que la pipeta usada durante la prctica no se haya encontrada totalmente limpia desde el inicio del experimento, adems de agua emulsificada, en un caso en particular, como fluido, consisti en uno de los factores por los cuales el flujo se torna ligeramente turbulento, impidiendo el acercamiento de las condiciones experimentales a las reales. La velocidad de descenso en el fluido ser mayor en un fluido menos viscoso como el agua, y ser menor en un fluido ms viscoso y resistente como el aceite. Los errores porcentuales obtenidos son tan inusuales, en gran medida debido a que las condiciones en las que se realiz la prctica distan de ser ideales. Ya que nos encontramos a menos de una atmsfera de presin y un cobertizo, ciertamente no es el lugar ideal para mantener un ambiente isotrmico. El aceite, y los otros fluidos, al encontrarse a la sobreexposicin alteran sus propiedades y composicin, siendo una clara evidencia de esto el agua usada durante la prctica, ya que ms que agua pareca ser una emulsin de un origen tan dudoso. Con lo que, a parecer personal de este grupo, en un fluido heterogneo no puede existir un flujo homogneo.

BIBLIOGRAFA

Mott R, (2006) Mecnica de fluidos, Mexico , Parson, engel Y, (2006) Mecnica de Fluidos y Aplicaciones, Editorial McGraw-Hill.

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