práctica tubo recto y accesorios (1)

Prctica 2.docx

Instituto Politcnico Nacional

Escuela Superior de Ingeniera Qumica e Industrias Extractivas

Laboratorio de Flujo de Fluidos

Prctica 3:

Determinacin de Cadas de Presin en Tubo Recto y Accesorios

Grupo: 2IV18

Turno Vespertino

Equipo 5 Alumnos: Cruz Aquino Jos Manuel Cuevas Garca Toms Garca Tllez Melina Gabriela Ortiz Arredondo Diana Stefania Prez Zaraza Rebeca Paola

Profesora: Mireya Snchez Palomero

Fecha de entrega: 6/Febrero/2015

ObjetivosDeterminar y analizar los factores que influyen en la cada de presin en tuberas, vlvulas y accesorios. Objetivos ParticularesDeterminar la cada de presin por friccin en tubos rectos de dimetros y rugosidades diferentes y observar cul de stos dos factores es ms determinante de la cada de presin.

Introduccin Terica

De acuerdo con el principio de conservacin de energa; la energa total que entra al sistema debe ser igual a la energa total que sale del sistema. La ecuacin de Bernoulli, es un medio de expresar la aplicacin de la Ley de Conservacin de energa al flujo de fluidos incompresibles en tuberas, realizando un balance entre los puntos 1 y 2.

Para manejar fluidos, generalmente se emplean ductos cerrados para direccionar el flujo se emplean vlvulas y accesorios. Como la cada de presin que experimenta un fluido al pasar a travs de una tubera es debida a la energa perdida por el rozamiento (friccin) del fluido, los accesorios nos dan cada de presin por el cambio de direccin del flujo.

Las vlvulas sirven adems de para regular el flujo de fluidos, para aislar equipos o tuberas para el mantenimiento, sin interrumpir otras unidades conectadas. En el diseo de las vlvulas se ha de evitar que cambios de temperatura, presin y deformaciones de las tuberas conectadas, distorsionen o establezcan una mala alineacin de las superficies de sellado. Estas ltimas debern ser de material y diseos tales que la vlvula permanece hermtica durante un periodo de servicio razonable.

Del mismo modo que en las tuberas, la cada de presin en accesorios fluido en una tubera, y depende de tres factores principalmente: La caracterstica del tubo/ accesorio: dimetro, material y rugosidad de la superficie. Naturaleza del fluido: densidad, viscosidad. Condiciones del flujo.

Cada de presin en vlvulas y tuberas

Es importante recordar que la prdida de presin en tuberas "slo" se produce cuando el fluido est en "movimiento" es decir cuando hay circulacin. Cuando esta cesa, las cadas de presin desaparecen y los manmetros darn idntico valor.

Prdida de la presin entre dos puntos de tubera, situados a ambos lados de una vlvula, debido al rozamiento hidrulico.Con la expresin cada de presin tambin se entiende la rpida disminucin de la presin de un circuito debida a una repentina prdida.

Las prdidas en una tubera representan la prdida de energa de un flujo hidrulico a lo largo de la misma por efecto del rozamiento. Adems de las prdidas de carga por rozamiento o prdidas primarias, tambin se originan otras prdidas por presencia de accesorios, las prdidas secundarias. La suma de estas prdidas dan las prdidas de carga totales. Cuando hacemos circular un fluido a travs de una tubera, observamos que existe una prdida de energa debida a la friccin existente entre el fluido y la tubera.Esta prdida de energa se manifiesta como una disminucin de la presin del fluido. Esta cada de presin en una tubera horizontal, sin accesorios se puede calcular de la siguiente manera:

El flujo en el la seccin de tubo a medir se obtiene de la siguiente manera:

Dnde:P= es la cada de presin que queremos medir,= es la densidad del fluido que estamos midiendo,

f= es el factor de friccin,L= es la longitud del tramo de tubera,D= es el dimetro de la tubera, yV= es la velocidad promedio del fluido dentro de la tubera.

La cada de presin que ocurre a travs de un tramo de tubera puede determinarse con la ayuda de un manmetro diferencial conectado en los extremos de la tubera. El manmetro diferencial consta de dos mangueras que se conectan a un par de tubos piezomtricos graduados, donde el agua se levanta hasta un nivel y nos permite apreciar una diferencia de alturas.

Longitud EquivalenteEl concepto de longitud equivalente consiste en definir, para cada accesorio en el sistema a estudiar, una longitud virtual de tubera recta que, al utilizarse con la ecuacin de prdida por friccin, genera la misma prdida asociada a la prdida localizada del referido accesorio.

Donde hl es la prdida localizada que genera determinada pieza especial de dimetro D y con una Longitud Equivalente igual a LE.De esta forma, tanto las Prdidas por Friccin como las Prdidas Localizadas, para cada dimetro en el sistema, sern evaluadas con la misma ecuacin de Prdidas por Friccin para obtener la Prdida Total (ht) del sistema, slo que a la longitud de tubera real (Lr) se le adicionar la suma de la Longitud Equivalente de cada accesorio, para tener as una longitud de clculo:

Diagrama de Bloques

Tablas de Datos ExperimentalesDatos Experimentales de la Lnea del Tubo Recto

CorridaGV l/minTramo C - D (CCl4) PKgf/cm2Tramo I - J (CCl4) PKgf/cm2Tramo M - N (Hg) PKgf/cm2

1)1022.5GV l/min = 8 1.5

2)123.53GV l/min = 102.5

3)144.14GV l/min = 123.3

4)1665GV l/min = 144.9

5)186.86.5GV l/min = 167.9

6)208.17.5GV l/min = 189.1

7)22109.5GV l/min = 2011.2

Datos Experimentales de Ramal de Accesorios

CorridaGV l/minTramo A - B Codos (Hg) PKgf/cm2Tramo E - F Compuerta (CCl4) PKgf/cm2Tramo G - H Globo (Hg) PKgf/cm2Tramo O - P (CCl4) PKgf/cm2

1)100.47.41.37.8

2)121.110211.3

3)141.713.52.114.7

4)161.8182.214.6

5)182.022.52.824.5

6)202.427.23.630.5

7)222.8344.736.2

Secuencia de Clculos

ClculoFrmulaUnidades

Cadas de presin prctica para cada tramokgf/m2

Velocidad de flujo del fluido dentro de la tubera

m/s

m

Nmero de Reynoldsadimensional

Rugosidad Relativamm

Factor de friccin de DarcyCalcular con el diagrama de Moody

Cadas de presin tericas

m

kg/m

kgf/m

Relaciones de cadas de presin

kgf/m

Velocidad de flujo en tubera

m/h

m

Cadas de presin prcticas (en los manmetros)

kgf/m

Cadas de presin en codos y vlvulas

Variables

Longitud equivalente absolutaVariables

Longitud equivalente relativaAdimensional

Clculos Experimentales

Lnea de Tubo Recto a) Clculo de las cadas de presin prcticas para cada tramo de tubo recto

Tramo C-D:=20.475 Kgf/m2=26.325 Kgf/m2=35.1 Kgf/m2=43.875 Kgf/m2=55.575 Kgf/m2=67.275 Kgf/m2=84.825 Kgf/m2=96.525 Kgf/m2Tramo I-J:=23.4 Kgf/m2=26.325 Kgf/m2=32.175 Kgf/m2=46.8 Kgf/m2=49.725 Kgf/m2=64.35 Kgf/m2=73.125 Kgf/m2=93.6 Kgf/m2

Tramo E-F:=44.46 Kgf/m2=64.35 Kgf/m2=89.505 Kgf/m2=117 Kgf/m2=149.175 Kgf/m2=175.5 Kgf/m2=204.75 Kgf/m2

Tramo O-P:=54.405 Kgf/m2=70.785 Kgf/m2=95.94 Kgf/m2=131.04 Kgf/m2=159.12 Kgf/m2

Tramo M-N=125.46 Kgf/m2= 150.552 Kgf/m2= 188.19 Kgf/m2= 313.65 Kgf/m2= 326.196 Kgf/m2=414.018 Kgf/m2= 501.84 Kgf/m2=627.3 Kgf/m2

Tramo A-B= 62.73 Kgf/m2=125.46 Kgf/m2=163.098 Kgf/m2=175.644 Kgf/m2=188.19 Kgf/m2=213.282 Kgf/m2=288.558 Kgf/m2=338.742 Kgf/m2

Tramo G-H=125.46 Kgf/m2=175.644 Kgf/m2=250.92 Kgf/m2=338.742 Kgf/m2=401.472 Kgf/m2= 451.66Kgf/m2= 589.66Kgf/m2

b) Clculo de la velocidad de flujo del fluido dentro de la tubera

Tramo C-D; I-J:

=0.4345m/s=0.5214m/s=0.6083m/s=0.6952m/s=0.7821m/s=0.8689m/s=0.9559m/s

Tramo M-N; A-B; G-H; ((E-F; O-P)):

0.7738m/s0.9286m/s1.0833m/s1.2381m/s

m/s1.5476m/s1.7024m/s

c) Clculo del Nmero de Reynolds

Tramo C-D; I-J:

=9602.08=11522.5=17283.75=19204.17=13442.92=15363.34=21124.5

Tramo M-N; A-B; G-H; ((E-F;O-P)):

=12814.38=15377.25=17940.13=20503.004=23065.88=25628.76=28191.63

d) Clculo de la Rugosidad Relativa

Tramo C-D

Hierro Fundido

Tramo I-J

Hierro Galvanizado

Tramo M-N

Hierro Galvanizado

e) Clculo del Factor de Friccin de Darcy (f)

0.0407

0.0357 0.0388

f) Clculo de las cadas de presin tericas

Tramo C-D

Tramo I-J

Tramo M-N

g) Clculo de las relaciones de cada de presin

Lnea de tubera y accesorios

h) Clculo de la velocidad de flujo en la tubera

Tramo A-B

Tramo E-F

Tramo G-H

Tramo O-P

i) Clculo de las cadas de presin prcticas (en los manmetros) para cada tramos de tubo recto

Tramo A-B

Tramo E-F

Tramo G-H

Tramo O-P

j) Clculo de las cadas de presin en los codos y vlvulas

Tramo A-B Codos

Tramo E-F Vlvula de compuerta

Tramo G-HVlvula de Globo

k) Clculo de la longitud equivalente absoluta

Tramo A-B Codos


Tramo G-H Vlvula de Globo

l) Clculo de la longitud equivalente relativa

Tramo A-B Codos


Tramo G-H Vlvula de Globo

Tablas de Resultados

Resultados de la Lnea de Tubo Recto

Tramo de Tubo Recto C-D

Corrida Gvl/mincmGvm3/s

Kgf/m2

Vm/sRefFmKgf/m2

1)1020.0001611.70.29997953.8290.00970.04390.01111.43

2)123.50.000220.4750.35989544.5950.00970.04300.01616.00

3)144.10.0002323.9850.419811135.360.00970.04230.02121.43

4)1660.0002635.10.479812726.120.00970.04180.0227.66

5)186.80.000339.780.539814316.890.00970.04130.03434.59

6)208.10.0003347.3850.599815907.650.00970.04100.04242.39

7)22100.0003658.50.659817498.420.00970.04070.05050.92


Tramo de Tubo Recto I-J


Kgf/m2

Vm/sRefFmKgf/m2

1)102.50.0001614.650.29997953.8290.00560.03970.010210.26

2)1230.000217.550.35989544.5950.00560.03860.014314.36

3)1440.0002323.40.419811135.360.00560.03770.019119.10

4)1650.0002629.250.479812726.120.00560.03710.024524.55

5)186.50.000338.0250.539814316.890.00560.03650.030530.57

6)207.50.0003343.8750.599815907.650.00560.03610.037337.33

7)229.50.0003655.5750.659817498.420.00560.03570.044644.66


Tramo de Tubo Recto M-N


Kgf/m2

Vm/sReFFmKgf/m2

1)81.50.00013188.190.601410074.850.00890.04190.068968.98

2)102.50.00016313.650.751812593.560.00890.04090.1052105.2

3)123.30.0002414.010.902215112.270.00890.04030.1492149.2

4)144.90.00023614.751.052617630.980.00890.03980.2006200.6

5)167.90.00026991.131.202920149.700.00890.03940.2594259.4

6)189.10.00031141.61.353322668.410.00890.03910.3259325.9

7)2011.20.000331405.11.503725187.120.00890.3880.3992399.2

Resultados de la Lnea de Accesorios

Tramo de Tubo Recto A-B con 2 codos

Corrida Gvl/minGvm3/s

cmVm/sKgf/m2

Kgf/mLe

1)100.000160.40.481150.18436.0611.580675.266

2)120.00021.10.5774138.00117.543.5563169.35

3)140.000231.70.6736213.28186.664.3413206.73

4)160.000261.80.7699225.82190.523.3402159.06

5)180.000320.8661250.92206.562.8824137.25

6)200.000332.40.9623301.10245.882.7561131.24

7)220.000362.81.0586351.28285.742.6986128.50


Tramo de Tubo Recto E-F con Vlvula de Compuerta


cmVm/sKgf/m2

Kgf/mLe

1)100.000167.40.481163.26319.97300.875441.687

2)120.0002100.577483.22024.72030.747935.614

3)140.0002313.50.6736114.0035.03150.814738.796

4)160.00026180.7699152.3047.00760.824139.245

5)180.000322.50.8661190.0158.38590.814738.796

6)200.0003327.20.9623227.0667.94480.761636.266

7)220.00036341.0586289.5890.68550.856440.7834


Tramo de Tubo Recto G-H con Vlvula de Globo


cmVm/sKgf/m2

Kgf/mLe

1)100.000161.30.4811321.83158.7406.9577331.31

2)120.000220.5774495.52244.6967.4005352.40

3)140.000232.10.6736518.71255.2535.9364282.68

4)160.000262.20.7699541.12265.1174.6481221.68

5)180.00032.80.8661688.88337.6004.7109224.33

6)200.000333.60.9623886.27434.6164.8716231.98

7)220.000364.71.05861159.0569.4375.3778256.09


Tramo de Tubo Recto O-P


cmVm/sKgf/m

1)100.000167.80.481145.63

2)120.000211.30.577466.105

3)140.0002314.70.673685.995

4)160.0002619.50.7699114.075

5)180.000324.50.8661143.325

6)200.0003330.50.9623178.425

7)220.0003636.21.0586211.77

Diagrama de Moody

Conclusiones

CONCLUSIN:

Las diferencias entre las medidas experimentales y tericas, radican en parte a lasensibilidad y calibracin del manmetro, pues cualquier entorpecimiento delsistema haca que los datos cambiaran notoriamente.

Con lo obtenido en la experimentacin se concluye que a medida que se aumentala longitud de del tramo en donde se realizan las mediciones pertenecientes a lacada de presin, estas van a hacer mayores.

Por lo que se verifica la proporcionalidad que hay entre la perdida de energa y la longitud y 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 a hacer mayor, por lo tantolas prdidas de energa se incrementaran.

Con todo lo anterior se establece que a menor dimetro de la tubera mayor serel valor de la perdida de presin, as como que estas prdidas tienen un valormenor si el fluido pasa por accesorios o vlvulas contenidas en la tubera.

ORTIZ ARREDONDO DIANA STEFANIA

práctica tubo recto y accesorios (1)

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