reporte 2 accesorios

7/26/2019 REPORTE 2 Accesorios

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Universidad de San Carlos de GuatemalaFacultad de IngenieraEscuela de Ingeniera CivilLaboratorio de Hidrulica

Segundo Semestre 201Ing! Carlos Salvador Gordillo

PRACTICA No. 2Prdida de Energa en Accesorios

INTEGRANTES: CARNEEmersson Eder "ugusto Curu# "$vi% 2012&1'22(Gerardo "ndres Cabrera ")urdia 2011&22*+,ose Luis -a) "rdon 2011&11.1/incen Leonardo -ea "brego 2011&1'(*+,orge Humberto ena Coronado 200+&2'12

GU-3'!1


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INTRODUCCION

La energa 4ue ad4uiere un 5uido en un instante cual4uiera disminueen cierta #ro#orci6n mediante este circula dentro de una tubera7 astambi8n los accesorios 4ue 9orman #arte del sistema #roducen #erdidade energa7 tales ti#os de #8rdidas se conocen como #8rdidas menoreso #8rdidas locali)adas!

En el anlisis diseo de instalaciones :idrulicas es necesario conocerdic:os ti#os de #8rdidas #ara determinar cuan e;ciente es el sistema#ro#uesto7 entonces la #erdida de carga en accesorios de tuberas es#roducto de la 9orma geometra del accesorio7 del material em#leado ensu 9abricaci6n7 del ti#o de 5uido 4ue circula como tambi8n de latem#eratura viscosidad de este7 en tanto el m8todo ms conveniente

de e%#resar las #erdidas menores de un 5u$o es #or medio delcoe;ciente


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OBJETIOS

1! Estudiar las #8rdidas de carga 4ue su9re el 5uido al atravesar losdi9erentes elementos de una instalaci6n :idrulica7 tales comotuberas7 vlvulas7 codos #ie)as es#eciales!

2! =eterminar e%#erimentalmente el coe;ciente de #8rdida >


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!ARCO TEORICO

PERDIDAS EN ACCESORIOSLas #8rdidas 4ue ocurren en tuberas debido a dobleces7 codos7 $untas7vlvulas7 etc!7 se llaman #erdidas menores! Un m8todo conveniente dee%#resar las #erdidas menores en el 5u$o es #or medio del coe;ciente ecuaci6n 1?7 siendo / la velocidad en una tubera cuo

dimetro es el nominal del accesorio! En la tabla 1 se muestran valorest#icos de

TAB"A #


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En la ecuaci6n 1 h f acc es la #erdida menor7 < es el coe;ciente de

resistencia / es la velocidad #romedio del 5u$o en el tubo en lavecindad donde ocurre la #erdida menor7 en cierto casos #uede :aberms de una velocidad de 5u$o7 como en las e%#ansiones contracciones!

El coe;ciente de resistencia es adimensional debido a 4ue re#resentauna constante de #ro#orcionalidad entre la #8rdida de energa la cargade velocidad! La magnitud del coe;ciente de resistencia de#ende de lageometra del dis#ositivo 4ue ocasiona la #8rdida7 a veces de lavelocidad del 5u$o!

"l igual 4ue en la ecuaci6n de la energa7 la carga de velocidadV

2

2 g en

la ecuaci6n 1 se e%#resa #or lo comAn en metros >o Bm @ B de 5uido enmovimiento?7 en unidades del SI o en #ies7 unidad del sistema ingl8s >o

#ie&lb @ lb de 5uido en circulaci6n?!

Las #erdidas menores se #ueden des#reciar cuando solo constituensolo el D o menos 4ue las #8rdidas de cargas debidas a 9ricci6n en eltubo! El 9actor de 9ricci6n7 en el me$or caso est su$eto a un errora#ro%imadamente D es irrelevante seleccionar valores con ms detres ci9ras signi;cativas! En general7 las #erdidas menores se #uedendes#reciar cuando en #romedio7 :a una longitud de 1000 dimetrosentre cada #erdida menor!

En el anlisis diseo de las instalaciones :idrulicas es necesarioconocer los aumentos disminuci6n de energa :idrulica 4ue su9re el5uido al atravesar el elemento o com#onente con el caudal7 siendonecesario a#licar el teorema de ernoulli

V12

2 g+

P1

+Z

1=

V22

2g+

P2

+Z

2+hf acc

donde

P1

=

P2

+h

12

P1

P2

=h f acc

Se dis#onen de muc:as clases de vlvulas aco#lamientos >accesorios?de distintos 9abricantes7 #ara cum#lir las es#eci;caciones de las


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instalaciones de sistemas de circulaci6n de 5uidos! Las vlvulas seem#lean #ara controlar la cantidad de 5uido #ueden ser de globo7ngulo7 com#uerta7 mari#osa7 etc! Los aco#lamientos dirigen latraectoria del 5u$o o :acen 4ue cambie su tamao! Se encuentrantambi8n codos de varios diseos7 tes7 reductores7 bo4uillas ori;cios!

/er ;guras

/lvula de Globo /lvula de Com#uerta


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es Estndar

PERDIDAS EN A"U"AS ESTANDARLa resistencia es mu de#endiente de la traectoria 4ue sigue el 5uido almoverse :acia la vlvula7 a trav8s esta 9uera de ella! Una vlvula contraectoria ms estrec:a ocasionara #erdidas de energa maor! -ortanto7 si se desea 4ue el sistema 4ue se :a diseado sea e;ciente tenga #erdidas de energa relativamente ba$as7 se :a de seleccionar concuidado el ti#o de vlvula!

Caractersticas Generales de las /lvulas

1! /lvula de GloboFunciona con solo girar la llave 4ue se :ace 4ue el dis#ositivosellador se eleve en 9orma vertical se ale$e del 9ondo7 dic:avlvula es una de las ms comunes es relativamente barata7 sinembargo es una de las de #eor rendimiento7 en t8rminos deenerga 4ue se #ierde! 3bserve la tabla 17 en esta se es#eci;ca4ue el valor del 9actor de resistencia < se encuentra entre los ms

elevados de los 4ue a#arecen en el listado! Se debe de em#leardonde no e%ista un #roblema real 4ue #rovo4ue #erdida deenerga! =ic:a #erdida ocurre #or4ue el 5uido debe seguir unatraectoria com#le$a de la entrada a la salida7 #ues #rimero semueve :acia arriba7 luego :acia aba$o alrededor del 9ondo de lavlvula des#u8s gira de nuevo :acia la salida!7 #or lo tanto secrea muc:a turbulencia!


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2! /lvulas de "nguloSu construcci6n es mu #arecida a la de la vlvulade globo! Sinembargo7 la traectoria es algo ms sim#le7 debido a 4ue el 5uidollega #or la entrada in9erior7 se mueve alrededor del 9ondo de la

vlvula gira #ara salir #or el lado derec:o!

'! /lvula de Com#uertaSu 9uncionamiento es sim#le si se gira la llave7 la com#uerta seeleva en 9orma vertical se a#arta de la traectoria del 5u$o7cuando est abierta #or com#leto7 :a mu #oca obstrucci6n delcamino del 5u$o 4ue ocasione turbulencia en la corriente! -or tantoeste ti#o de vlvula es uno de los me$ores #ara limitar la #8rdidade energa! En una instalaci6n dada la vlvula de com#uerta

abierta #or com#leto solo #ierde el 2!.D de la energa 4ue #ierdeuna vlvula de globo!

.! /lvulas de /eri;caci6nLa 9unci6n de una vlvula de veri;caci6n es #ermitir el 5u$o en unadirecci6n detenerlo en la contraria7 como #or e$em#lo en el 4ueuna bomba de una 9osa s8#tica im#ulsa 5uido de esta!

PERDIDAS EN CURAS $ CODOS

En el 5u$o a lo largo de una curva o de un codo se #roduce un aumento

de #resi6n en la #ared e%terior una disminuci6n de #resi6n en la #aredinterior debido a e9ectos centr9ugos! En la ;gura " se muestra la 9uer)acentr9uga 4ue actAa sobre distintas #artculas de masa m a lo largo deldimetro CE orientado #er#endicularmente al #lano de curvatura de latubera7 cerca del centro de la tubera7 donde las velocidades son altas7la 9uer)a centr9uga 4ue e%#erimentan las #artculas es maor 4ue cercade las #aredes de la tubera7 donde las velocidades son ba$as! =ebido aesta 9alta de e4uilibrio7 se #roduce un 5u$o secundario >;gura "?7 dic:o5u$o el 5u$o a%ial se combinan #ara generar un 5u$o en doble es#iral7

4ue se mantiene durante una cierta distancia! -or tanto no se #roducensolo #8rdidas en la curva7 sino 4ue se mantiene esta distorsi6n del 5u$odurante cierta distancia aguas aba$o del codo7 :asta 4ue se disi#a #or la9ricci6n viscosa!

La maor #arte de la #erdida en una curva #ronunciada se #uedeeliminar instalando alabes7 tendiendo a im#edir la 9ormaci6n del 5u$o


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secundario7 4ue de otra manera se #roducira! -ara una curva o coda la

#erdida de carga > hfacc=K V

2

2 g ? adicional a la #erdida en la misma

longitud de tubera recta de#ende 9uertemente de la relaci6n del radio

de curvatura r el dimetro de la tubera =!

La #8rdida total de#ende no solo de la se#araci6n entre las curvas sinotambi8n de la relaci6n entre la direcci6n de las curvas los #lanos en4ue se sitAan! La #8rdida en una curva no es #ro#orcional al ngulo de lamisma7 en el caso de curvas de 22! . las #8rdidas son alrededordel .0 (0 #or 100 res#ectivamente7 de la #erdida en una curva de +0!

Figura "

DESCRIPCION DE "A PR%CTICA

1! "brir la vlvula reguladora #rovocando la m%ima di9erencia dealturas entre el #ie)6metro 1 *7 esto #ermitir el m%imo caudal#osible en el sistema!

2! Lea la altura de la columna de agua en cada #ie)6metros7 del 1 al*7 8sta altura re#resentar la #resi6n :idrosttica en columna de

agua >h = -@), en los #untos donde est instalado el #ie)6metro7 an6tela en la ;la corres#ondiente del cuadro de datos!


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'! Utili)ando la cubeta calibrada mida el caudal en 9ormavolum8trica7 ca#tando un volumen conocido tomando el tiem#ode llenado con un cron6metro!

.! e#ita los #asos anteriores7 cerrando la vlvula #ara 4ue la alturade agua en el #ie)6metro * aumente en 0 mm a#ro%imados7

! ContinAe as :asta 4ue la vlvula se cierre com#letamente7 esdecir cuando el caudal vale cero!

E&UIPO UTI"I'ADO

"#arato #ara #8rdida de energa en accesorios

Cron6metro cubeta a9orada

DATOS DE" "ABORATORIO

J tubera K 1.mmJ tubera K 1!.cm

reaK1!. cmM/olumenK' litros

=atos recolectados en la #rctica

CAUDA" No.

(#)**

(2)**

(+)**

(,)**

(-)**

()**

(/)**

Tie*0o


11/22

1 1 1 1 1 1 1 )Seg1

# 20 20 20 20 20 20 20 02 22*! 222! 222! 210 210 20 200 1.+ 2'*! 220 21*! 1* 1N*! 1N0 10 +!((

, 2N2! 2' 22 1' 11 110 100 .0!2'- 2(0 2.0 22*! 100 +0 *0 0 'N!N2 '10 22! 2'*! N 0 '0 10 2+!N1

Daos en cen*eros

CAUDA" No.

(#)c*1

(2)c*1

(+)c*1

(,)c*1

(-)c*1

()c*1

(/)c*1

Tie*0o)Seg1

# 2 2 2 2 2 2 2 02 22!* 22!2 22!2 21 21 20! 20 1.+ 2'!* 22 21!* 1*! 1N!* 1N 1 +!((, 2N!2 2'! 22! 1'! 11! 11 10 .0!2'- 2( 2. 22!* 10 + * 'N!N2 '1 2!2 2'!* N! ' 1 2+!N1

CA"CU"OS $ GRA3ICAS

45675a de 0aso

No.&)c*89s1

( )c*1 )c*9s1;92g)c*1


12/22

- (1!+2 .!00 '!20 1!.. 2!** 101!'2 !* N!*+ 2!21 2!N0

ciene


15/22

+ 0!10 0!* '2!' 0!. 1!'+, *.!* 2!00 .(!.2 1!20 1!N*- (1!+2 1!00 '!20 1!.. 0!N+ 101!'2 1!0 N!*+ 2!21 0!N(

%? K 0!*% O 0!1+M K 0!N.

Coe>ciene


16/22

+ 0!10 0!* '2!' 0!. 1!'+, *.!* 0!0 .(!.2 1!20 0!.2- (1!+2 2!00 '!20 1!.. 1!'+ 101!'2 2!00 N!*+ 2!21 0!+1

%? K 0!(% O 0!'M K 0!(.

Coe>ciene


17/22

0!00 0!0 1!00 1!0 2!00 2!0

0!00

0!0

1!00

1!0

2!00

2!0

9>%? K 0!*% O 0!1+9>%? K 0!(.% O 0!1+9>%? K 0!(% O 0!'

CODOS DE" SISTE!A

C3=3 .Linear >C3=3 .?

Linear >C3=3 .?

C3=3 "=I3 C33

Linear >C3=3 "=I3C33?

C3=3 "=I3 L"G3

Linear >C3=3 "=I3L"G3?

;92g

(@ )c*1

0!00 0!0 1!00 1!0 2!00 2!00!00

2!00.!00

N!00

(!00

10!00

12!00

1.!00

1N!00

1(!00

20!00

9>%? K *!((% O 0!22

9>%? K 0!*N% & 0!0'9>%? K 0!*N% & 0!0'

9>%? K 2!2% O 0!1N

A"U"AS DE" SISTE!A

/"L/UL" =E -"S3

Linear >/"L/UL" =E -"S3?

Linear >/"L/UL" =E -"S3?

/"L/UL" =E C3P-UE"

Linear >/"L/UL" =EC3P-UE"?

Linear >/"L/UL" =EC3P-UE"?

/"L/UL" =E GL33

Linear >/"L/UL" =EGL33?

;92g

(@ )c*1


18/22

COE3ICIENTE < PARA TODO E" SISTE!A

No.&)c*89s1

( )c*1 )c*9s1;92g)c*1


19/22

0 1 2 ' . N * (0

10

1

20

2

'0

'

.0

.

0

"INEAS DE CARGA

LIBE" -IEQ3PEIC"

Linear >LIBE"-IEQ3PEIC"?



LIBE" 3"L

Pieo*ero


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ANA"ISIS DE RESU"TADOS

1! En las gr;cas de -8rdida de energa vs Energa cin8tica #aratodos los accesorios ensaados la dis#ersi6n tiende a a$ustarse enuna recta cua #endiente es e9ectivamente el 9actor de #8rdida ola longitud e4uivalente7 lo cual concuerda con las 96rmulas

utili)adas en los libros de te%to #ara el clculo de #8rdidas enaccesorios!

2! En el caso de los codos cortos se com#rueba 4ue :a ms #8rdida4ue en el codo de . en el de radio largo 4ue es en el 4uemenos #erdida de energa :a7 #uesto 4ue el cambio de direcci6ndel 5u$o es ms brusco!

'! En el caso de las vlvulas se observa 4ue la 4ue #resenta maor#8rdida es la vlvula de globo7 seguida de la vlvula de #aso #orAltimo la vlvula de com#uerta7 lo 4ue concuerda con el criterio de

clasi;caci6n 4ue dan los libros de te%to!

Conc57siones a Preg7nas:

-.#2 Ru8 ti#o de vlvula codo #roduce ms menor 9ricci6nT R#or4u8T


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El codo 4ue #roduce maor #8rdida de energa es el codo corto la vlvula de globo debido a 4ue el cambio de direcci6n del 5u$o esms brusco!

-.#+ RC6mo a9ecta el caudal a la #erdida de carga #roducida #or los

accesoriosTEn un sistema de tubera se aumenta o disminue la #erdida decarga de energa debido a la variaci6n del caudal mientras maorlo sea :abr menor #erdida mientras sea ms #e4ueo :abrms #erdida de energa en los accesorios!

-.#, Factores 4ue in5uen en la #8rdida de energa de un accesorio!Su con;guraci6n interna es el 9actor 4ue contribue ms a la#erdida de energa en accesorios debido a 4ue se #uede regular el5u$o dentro de cada uno de ellos!

-.#/ Im#ortancia de determinar las #8rdidas de energa #or 9ricci6n enaccesorios!En todo sistema :idrulico es necesario conocer las #8rdidas deenerga ocasionadas #or los accesorios como tambi8n a4uellas 4ueson #roducto del cambio de una tubera a otra7 esto con el ;n deestablecer cuan e;ciente es el sistema diseado o 4ue se estutili)ando7 conociendo dic:os valores con la variaci6n de ti#os deaccesorios 4ue se encuentran en el mercado #or #arte de diversos9abricantes7 se #ueden :acer correcciones en el sistema comocambiar el dimetro ti#o de la tubera 7 el ti#o tamao de unavlvula o bien se #odr corregir la velocidad del 5uido7

tem#eratura7 #resi6n7 elevaci6n7 viscosidad7 etc!7 #ara #oderreducir las #8rdidas en los com#onentes del sistema!

3UENTES DE CONSU"TA

Pott L!7 obert7 Pecnica de Fluidos se%ta edici6n7 -g! 2+. '02


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Streeter7 /ictor Vlie7 en$amn! Pecnica de Fluidos7 4uintaedici6n

,ose#: ! Fran)ini W E! ,o:n Finnemore7 Pecnica =e Fluidos Con

"#licaciones En Ingeniera7 novena edici6n

ANEOS

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