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Uso de Banco de Tuberías
Franco Pincay Jipson Joel
Medina Jorge
Cedeño Nicolas
Escuela Superior Politécnica del Litoral
Facultad de Ciencias Naturales y Matemáticas
Campus Gustavo Galindo Km 30.5, Vía Perimetral, Guayaquil EC090150, Guayaquil, Ecuador
Resumen
En este presente artículo tiene como objetivo, analizar y presentar las pérdidas de presión producida en
el transporte de un fluido, como agua mediante una serie de tubería.
Aquí se pretende analizar los diferentes tipos de perdida que se presenta en un banco de tubería tales
como lo de perdida por fricción y junto a eso las perdida ocasionada por los distintos accesorio que
tiene la tubería a su vez también se encontrara el porcentaje de eficiencia de la bomba que hace posible
la recirculación del agua dentro del sistema de tubería por tal motivo Para poder facilitar este trabajo
se realizo en un banco de tuberias de la laboratorio de operaciones unitaria del Departamento de
Ingeniería química.
Dicho banco de tubería presente en el laboratorio presentaba varios tipos de tuberías, y con diferentes
accesorios, tubos en serie, tubos en paralelo. Y a su vez el banco de tuberías cuenta con una bomba que
recircula cierto caudal de agua, y a su vez en las tuberías también se encuentra los manómetros que
permitirán registrar las presiones que facilitarán el cálculo de las pérdidas de carga aplicando
conocimientos de mecánica de fluidos como es la ecuación de Bernoulli.
Palabras claves: Eficiencia de Bomba, Perdida de fricción, Bomba, manómetros, presiones, fluido,
tubería
Abstract
In this article has as objective, analyze and present the loss of pressure produced in the transport of a
fluid, such as water through a series of line. Here is an attempt to analyze the different types of loss that
occurs in a bank line such as friction loss and next to that the loss caused by the different accessory that
has the line in turn is also you will find the percentage of efficiency of the pump that makes it possible
the recirculation of water within the piping system for that reason in order to facilitate this work was
carried out in a bank of pipes of the laboratory operations unit of the Department of Chemical
Engineering.
The bank of line present in the laboratory was subject to several types of pipes, and with different
accessories, tubes in series, tubes in parallel. And at the same time the bank of pipes account with a pump
that recirculates some water flow, and, in turn, in the lines is also gauges allow you to record pressures
that will facilitate the calculation of the loss of load by applying knowledge of fluid mechanics as it is the
equation of Bernoulli.
Key Words: Pump Efficiency, loss of friction, pump, pressure gauges, pressure, fluid, line
1. Introducción
El método más común para transportar fluidos de un
punto a otro es impulsarlo a través de un sistema de
tuberías. Las tuberías de sección circular son las más
frecuentes, ya que esta forma ofrece no sólo mayor
resistencia estructural sino también mayor sección
transversal para el mismo perímetro exterior que
cualquier otra forma.
Por tal motivo para crear un sistema de tubería
requieren de la aplicación de conceptos básicos
relacionado con el flujo de fluidos en tuberías en
sistemas sencillos y en red de tuberías, el uso de
válvulas accesorios y las técnicas necesarias para
diseñar, que a su vez depende del caudal, y de otras
variables fundamentales pero lo mas importante para
un ingeniero es tratar de aumentar la eficiencia de
transporte de flujo en un fluido y por tal motivo se ha
realizado estudios para lograr que un sistema no
presente perdida, pero no se ha logrado obtener
materiales hasta hoy que no presenten fricción, por lo
que los tubos al transportar los fluidos presentarán
una pérdida de carga o presión, al transportar cierto
caudal de un punto a otro. También sabemos que una
tubería en el campo laboral presenta una serie de
accesorios que la hacen útil, las misma que
contribuyen al aumento de la pérdida de carga,
conocida también como pérdidas menores, ya que en
comparación con la pérdida de carga por fricción, ésta
última es muy pequeña. Estas pérdidas de carga deben
ser muy bien conocidas en el momento de diseñar
tuberías o elegir una bomba, ya que la potencia de
nuestra bomba dependerá exclusivamente de las
caídas de presión.
2. Marco Teórico 2.1 Propiedad fisica de los fluidos
Es importante reconocer las propiedades que afectan a
un flujo como son: La viscosidad y el peso específico.
2.1.1 Viscocidad La viscosidad expresa la facilidad que tiene un fluido
para fluir cuando se le aplica una fuerza externa. El
coeficiente de viscosidad absoluta, o simplemente la
viscosidad absoluta de un fluido, es una medida de su
resistencia al deslizamiento o a sufrir deformaciones
internas.
2.2 Regímenes de flujo de un fluido
Hay 2 tipos de regimen muy importantes:
El tipo de flujo que existe a velocidades más bajas
que la crítica se conoce como régimen laminar, y este
se caracteriza por el
Deslizamiento de capas cilíndricas concéntricas una
sobre otra de manera ordenada.
A velocidades mayores que la crítica, el régimen es
turbulento. En el régimen turbulento hay un movi-
miento irregular e indeterminado de las partículas del
fluido en direcciones transversales a la dirección prin-
cipal del flujo.
De acuerdo a estos regímenes se analiza;
2.3 Numero de Reynolds
Las investigaciones de Osborne Reynolds han
Demostrado que el régimen de flujo en tuberías, es
decir, si es laminar o turbulento, depende del diámetro
de la tubería, de la densidad y la viscosidad del fluido
y de la velocidad del flujo.
Esta ecuación de define como:
Re =
ó (Ec. 1)
Re =
(Ec. 2)
Viscosidad cinemática ( ) =
Donde:
V= es la velocidad
D= es el diámetro de la tubería, la densidad del
fluido
= viscosidad dinámica del fluido.
ν= viscosidad cinemática del fluido
ρ= densidad del fluido
finalmente el régimen de flujo en tuberías se
considera como laminar si el número de Reynolds es
menor que 2 000 y turbulento si el número de
Reynolds es superior a 4 000. Entre estos dos valores
está la zona denominada “crítica” donde el régimen de
flujo es impredecible, pudiendo ser laminar,
turbulento o de transición
2.4 Ecuación General de energía teoría de
Bernoulli
Es una forma de expresión de la aplicación de la ley
de la conservación de la energía al flujo de fluidos en
una tubería. La energía total en un punto cualquiera
por encima de un plano horizontal arbitrario fijado
como referencia, es igual a la suma de la altura
geométrica, la altura debida a la presión y la altura
Debida a la velocidad, es decir:
Fig. 2: Flujo de fluidos en Valvulas accesorios.
Esta primera ecuación es válida para el caso ideal
pero se conoce, Sin embargo, en la realidad existen
pérdidas o incrementos de energía que deben incluirse
en la ecuación de Bernoulli. Por lo tanto, el balance
de energía puede escribirse para dos puntos del fluido
se da:
Nótese que la pérdida por rozamiento en la tubería
desde el punto uno al punto dos (hl) se expresa como
la pérdida de altura en metros de fluido.
Por tal motivo se dará a conocer ahora esas clases de
perdida presente en el sistema de tubería.
2.5 Perdida de Carga
La pérdida de carga que tiene lugar en una
conducción representa la pérdida de energía de un
flujo hidráulico a lo largo de la misma por efecto del
rozamiento.
2.5.1 Perdidas por Fricción (hf)
Las pérdidas por fricción se presentan porque al estar
el fluido en movimiento habrá una resistencia que se
opone a dicho movimiento (fricción al fluir),
convirtiéndose parte de la energía del sistema en
energía térmica (calor), que se disipa a través de las
paredes de la tubería por la que circula el fluido. Las
válvulas y accesorios se encargan de controlar la
dirección o el flujo volumétrico del fluido generando
turbulencia local en el fluido, esto ocasiona una
pérdida de energía que se transforma en calor
2.2.2 Perdidas Menores o por Accesorios (hm)
Las válvulas y accesorios se encargan de controlar
la dirección o el flujo volumétrico del fluido
generando turbulencia local en el fluido, esto ocasiona
una pérdida de energía que se transforma en calor.
Estas pérdidas son consideradas perdidas menores ya
que en un sistema grande las pérdidas por fricción en
las tuberías son mayores en comparación a la de las
válvulas y accesorios.
La pérdida de presión total producida por una válvula
(o accesorio) consiste en:
• La pérdida de presión dentro de la válvula.
• La pérdida de presión en la tubería de entrada es
mayor de la que se produce normalmente si no existe
válvula en la línea. Este efecto es pequeño.
• La pérdida de presión en la tubería de salida es supe-
rior a la que se produce normalmente si no hubiera
válvula en la línea. Este efecto puede ser muy grande.
La magnitud de las pérdidas de energía que
producen las válvulas y accesorios, es directamente
proporcional a la carga de velocidad del fluido, esto se
expresa en forma matemática así:
hm= K (v2/2g) (Ec. 5)
K es el coeficiente de resistencia. Donde el coeficien-
te de resistencia “K” se considera independiente del
factor de fricción y del número de Reynolds, que
puede tratarse como constante para cualquier obstácu-
lo
Las pérdidas por fricción en las tuberías son mayores
en comparación a la de las válvulas y accesorios. Las
pérdidas y ganancias de energía en un sistema se
contabilizan en términos de energía por unidad de
peso del fluido que circula por él. Esto también se
conoce como carga (h)
2.5.2 Carga Total de la bomba (hb)
La Energía que se agrega al fluido con un
dispositivo mecánico; es común que se le denomine
carga total sobre la bomba.
(Ec. 6)
Finalmente para los flujos en tubería se analiza las
siguiente ecuación:
2.6 Ecuación general del flujo de fluido El flujo de los fluidos en tuberías está siempre
acompañado de rozamiento de las partículas del fluido
entre sí y, consecuentemente, por la pérdida de
energía disponible; en otras palabras, tiene que existir
una pérdida de presión en el sentido del flujo.
La ecuación general de la pérdida de presión,
conocida como la fórmula de Darcy y que se expresa
en metros de fluido, es
Donde:
hl pérdida de carga debida al flujo del fluido (m)
f factor de fricción
L longitud de la tubería (m)
D diámetro interno de la tubería (m)
V velocidad del fluido (m/s)
g aceleración de gravedad (m/s²)
Y a su vez Esta ecuación también puede escribirse
para obtener la pérdida de presión en newtons por m²
(pascal) sustituyendo las unidades correspondientes
de la manera siguiente:
Ya que =hl * ρ * g
La ecuación de Darcy es válida tanto para flujo
laminar como turbulento de cualquier líquido en una
tubería
2.7 Factor de fricción
Como se observo la fórmula de Darcy puede
deducirse por análisis dimensional con la excepción
del factor de fricción f, que debe ser determinado
experimentalmente. El factor de fricción para
condiciones de flujo laminar (R < 2000) es función
sólo del número de Reynolds; mientras que para el
flujo turbulento (R > 4000) es también función del
tipo de pared de la tubería
Este factor de fricción, f, se evalúa dependiendo del
régimen en el que se encuentre el fluido. Si el flujo es
laminar (R < 2000), el factor de fricción puede deter-
minarse a partir de la ecuación de Hagen-Poiseville
(ciertas simplificaciones lo llevan a la ecuación de f
para el flujo laminar)
Flujo Laminar
(Ec. 9)
Cuando el flujo es turbulento (R, > 4000) el factor de
fricción depende no sólo del número de Reynolds,
sino también de la rugosidad relativa de las paredes de
la tubería, E/d, es decir, la rugosidad de las paredes de
la tubería (E) comparada con el diámetro de la tubería
y finalmente se da la formula (ec.10) para los flujos
turbulento Colebrook-White (1939) y es la más exacta
y universal, pero el problema radica en su
complejidad y en que requiere de iteraciones.
Flujo turbulento
(Ec.10)
Cabe resaltar que otro de los métodos indispensables
para evaluar el factor de fricción es el Diagrama de
Moody, el cual muestra la gráfica del factor de
fricción versus el Re, con una serie de curvas
paramétricas relacionadas con la rugosidad relativa.
2.8 Salida brusca y suave de un depósito
Salida brusca. Los valores de “K” pueden tomarse de
la tabla 1.2,
Salida suave. En este caso la pérdida es mucho me-
nor (forma más aerodinámica,
Disminución o anulación de la resistencia de la for-
ma), (fig. 1.9), el valor “K” se
Toma de la tabla 1.3 con la relación r/D.
Fig. 4. Tabla de salida brusca y suave de un depósito
2.8. Potencia Requerida por Bombas
Una bomba es una turbo máquina generadora para
líquidos. La bomba se usa para transformar la energía
mecánica en energía hidráulica. La bombas se emple-
an para bombear toda clase de líquidos, (agua, aceites
de lubricación, combustibles ácidos, líquidos alimen-
ticios, cerveza, leche, etc.), éste grupo constituyen el
grupo importante de las bombas sanitaria. También se
emplean las bombas para bombear los líquidos espe-
sos con sólidos en suspensión, como pastas de papel,
melazas, fangos, desperdicios, etc.
Para la determinación de la potencia transmitida por la
bomba al fluido, se aplicará la siguiente formula.
La potencia hidráulica es:
Pb= γ Q hb (Ec. 11)
En donde:
Pb: es la potencia hidráulica de la bomba
γ: es el peso específico del fluido
Q: es el caudal (m3/s)
hb: es la ganancia de carga en la bomba, o en otros
términos, altura dinámica de la bomba (m)
Considerando que en la operación existen rangos de
eficiencia, se determinará por tanto la potencia real
(potencia de entrada de la bomba) considerando lo
siguiente:
La potencia mecánica de una bomba:
Pm= Pb/η (Ec. 12)
En donde:
Pb: es la potencia hidráulica de la bomba
η: rendimiento de la bomba
2.6. Cavitación Un factor importante para el funcionamiento
satisfactorio de una bomba es evitar la cavitación,
tanto para obtener un buen rendimiento como para
evitar daños en el impulsor. Cuando un líquido pasa
por el impulsor de una bomba, se produce un cambio
de presión. Si la presión absoluta de un líquido cae
por debajo de s presión de vapor, se producirá
cavitación. Cuando el fluido avanza a una zona de
mayor presión, las burbujas colapsan y su implosión
puede producir un picado del impulsor la cavitación
suele producirse con más frecuencia cerca de la salida
(periferia) de los impulsores de flujo radial y mixto,
donde se alcanzan las velocidades mayores.
Se denomina Carga neta de aspiración o NPSH (del
inglés "net positive suction head") a la carga de
aspiración total. Se tiene dos cargas netas,
NPSHdisponible producida por el sistema y NPSHrequerida
dada por el fabricante o estimada a partir de la
constante de Thomas (σ).
(Ec. 13)
(Ec. 14)
Entonces existe cavitación si:
NPSHdisponible< NPSHrequerida (Ec. 15)
3. Metodología
En el presente trabajo de presentación tiene como
finalidad aplicar los conocimiento de mecánica de
fluida para calcular caída de presiones en una tubería
y asi verificar la eficienca de una bomba en un banco
de tubería, y nuestro método se basó en el estudio de
un sistema de tuberías, de diferentes diámetros, de las
cuales dos tuberías no poseían accesorios y las otras
dos si los poseían.
El trabajo empezó al momento de cerrar la
recirculación, y dejábamos salir el agua, el cual por
medio de un tanque se llenaba en un determinado
tiempo y luego pasaba a medir la masa y tiempo de
llenado, para posteriormente calcular el caudal, a
partir de la densidad del agua a la temperatura que se
encontraba, nos permite obtener datos para el
respectivo calculo y tampoco no se debia olvidar
medir las caídas de alturas, ya que otro objetivo de la
experimentación es calcular la potencia de la bomba.
Este procedimiento se repetía constantemente en
cada una de las tuberías, con recirculación cerrada y
luego con recirculación abierta.
Una vez calculada la caída de presión, se calcula el
número de Reynolds, la pérdida por fricción y las
pérdidas totales, ya con estos valores, se puede
obtener las perdidas menores y finalmente hallar la
constante k de los accesorios.
3. Datos y Resultados
Tubería en serie (CREMA)
Tiempo(s) Volumen(L) Caudal(L/s)
1 10,90 44,72L 4,10
2 10,31 41,71L 4,05
3 9,80 39L 3,94
Pro 10,34 41,81L 4,03
Tabla1. Cálculos de caudales.
Presión 1 82714,3 Pa
Presión 2 58589.3 Pa
Presión 3 20.678.6 Pa
Masa Promedio 41,7 Kg
Tiempo Prom 10,34 s
Volumen 41,81 x10E-03 m3
Caudal 4,03x10E-03 m3/s
0,15 mm
Tabla2. Cálculo de Tiempo y Masa promedio.
Figura 2. Tubería en paralelo de dos
bombas iguales con idéntica altura
Tabla 3. Datos de la tubería
Datos de accesorio Valor
0,15 mm
K(codo 45°) 0,31
K(válvula de bola) 0,078
K(reductor) 1
K(válvula de glo-
bo)
0,8
Tabla 4. Datos del accesorio de la tubería
Tubería Pulgada y media pulgada 1/4
K(codo 45°) 0,149 0,271
K(reductor
)
0,4435 0,4435
K(válvula
de bola)
0,0375
K(válvula
de globo)
0,70
Perdidas 0,63 1,4145
Perdida menor
2.045
Tabla5. Calculo de las perdidas menores
Hf 0,290 m
Velocidad 3,07 m/s
F 0,02845
/d 3,67x10E-03
Reynolds 159968,2
Hm 0,63 m
Tabla6. Resultados de Tubería crema (pulgada ½)
Hf 0.9414m
Velocidad 4,17 m/s
F 0,02955
/d 4,28x10E-03
Reynolds 186472.7
Hm 1,459 m
Tabla7. Resultados de Tubería crema pulgada ¼
Hf 1,231 m
Hm 2..045 m
∆P experimental 65482 Pa
∆P teórico 38005 Pa
Error 41,73%
Tabla 8. Resultados de Tubería crema en general.
Tubería 1-(sin accesorio) y 2-(con accesorio)
Tiempo(s) Volumen(L) Caudal(L/s)
1 30,61 33,40L 1,09
2 20,41 25,1L 0,81
3 20,42 24,1L 0,847
Pro 23,81 27,5L 1,155
Tabla 9: Tiempo de llenado tubería sin accesorio
Tiempo(s) Volumen(L) Caudal(L/s)
1 20,43 37L 1,81
2 20,41 37L 1,81
3 20,42 37,5L 1,84
Pro 20,42 37,2L 1,82
Tabla 10: Tiempo de llenado de tubería con accesorio
Tubería sin
accesorio(verde)
Tubería con
accesorio(azul)
48263.3 Pa 137895 Pa
Tiempo 23,81 s 20,42 s
Volumen 27,5 x10E-03 m3 37,2 x10E-03 m3
Caudal 1.155x10E-03 m3/s 1.822x10E-03 m3/s
Tabla11. Datos generales
Tubería sin accesorio con accesorio
Diámetro 0.0209m 0.0209m
Área 3,42 x10E-05 m2 3,42 x10E-04 m2
Velocidad 3,37m/s 5,328m/s
Temperatura 304K 304K
0,15 mm 0,15mm
Viscosidad 0,000781kg/m.s 0,000781kg/m.s
Reynolds 89732 14186
Accesorio T 1,75
Tubería Pulgada y media pulgada 1/4
Diámetro 0.0409m 0.0351m
Área 1.31 x10E-03 m2 9,67 x10E-04
m2
Velocidad 3,07m/s 4,17m/s
Temperatura 304K 304K
0,15 mm 304K
Densidad 0,995kg/m3 0,995kg/m3
Viscosidad 0,000781kg/m.s 0,000781kg/m.s
Reynolds 159968,2 186472.7
Longitud 86,5cm 126cm
Tabla12. Datos calculados de la tubería sin accesorio
y con accesorio
Hf 2,125 m
Velocidad 3,37 m/s
F 0,03480
/d 7,35x10E-03
Reynolds 89732
∆P experimental 48263.3 Pa
∆P teórico 20721 Pa
Error 57%
Tabla 13. Datos generales de la tubería sin accesorio
Hf 5,20 m
Hm 2,90m
Velocidad 5,328m/s
F 0,03453
/d 7,35x10E-03
Reynolds 14186
∆P experimental 137895 Pa
∆P teórico 78983 Pa
Error 42,7%
Tabla14. Datos generales de la tubería con accesorio
Tubería 3(sin accesorio) y 4-(con accesorio
Tiempo(s) Volumen(L) Caudal(L/s)
1 10,33 33.2L 3,21
2 10,45 34,7L 3,32
3 10,22 34,9L 3,41
Pro 10,33 34,3L 3.31
Tabla 15: Tiempo de llenado de tubería sin accesorio
Tiempo(s) Volumen(L) Caudal(L/s)
1 10,35 22,7 L 2,2
2 10,05 22 L 2,25
Pro 10,2 22,35 L 2,23
Tabla 16: Tiempo de llenado de tubería con accesorio
Tabla17. Datos en la Tubería
Tubería Verde sin
accesorio
Tubería azul
con accesorio
Diámetro 0.0266m 0.0266m
Área 5,55 x10E-04
m2
5,55 x10E-04
m2
Velocidad 5,95m/s 4,02m/s
Temperatura 304K 304K
0,15 mm 0,15mm
Densidad 995kg/m3 995kg/m3
Viscosidad 0,000781kg/m.s 0,000781kg/m.s
Reynolds 201720,3 136288
Accesorio 1,75
Longitud 2,18m
Tabla 18 Datos de cálculos generales de la tubería
Tubería sin
accesorio(verde)
Tubería con
accesorio(azul)
34464.2Pa 41357,2Pa
Tiempo
Prom
10,33s 10,2 s
Volumen 34,9 x10E-03 m3 22,3 x10E-03
m3
Caudal 3.31x10E-03 m3/s 2,23x10E-03
m3/s
0,15 mm 0,15 mm
Tabla19. Resultados de Tubería 3 (sin accesorio
Hf 4,69m
Velocidad 5,95 m/s
F 0,03160
/d 5,64x10E-03
Reynolds 89732
∆P experimental 34464,19 Pa
∆P teórico 45732 Pa
Error 32,7%
Tabla20. Resultados de Tubería 4 accesorio
Hf 2,18 m
Hm 2,08m
Velocidad 4,02m/s
F 0,0321
/d 5,64x10E-03
Reynolds 14186
∆P experimental 136288 Pa
K teórico 0,42
Tabla22. Datos generales
f tubería inferior 0.03208
Re tubería inferior 151730.36
f tubería superior 0.03210
Re tubería superior 145079.28
Tabla 23: Datos obtenidos
Datos Medición
Caudal total 4.85*10-3
m3/s
Velocidad total 8.74 m/s
Caudal tubo
inferior
2.48*10-3
m3/s
Velocidad tubo
inferior
4.47 m/s
Caudal tubo
superior
2.37*10-3
m3/s
Velocidad tubo
superior
4.27 m/s
Datos Medición
Diámetro 0.0266 m
Masa 35.83 Kg
Tiempo 10.25 s
Longitud del tubo
inferior
1.72 m
Longitud del tubo
superior
1.88 m
Ε 0.15 mm
ε/d 5.63*10-3
Datos Medición
Hf 2.12 m
Hm(tubo inferior) 4.045 m
Hm(tubo
superior)
1.396 m
Tabla 25.Perdida por fricción
Tabla 24. Calculo de velocidad
Altura de la Bomba
Tabla26. Datos en la Tubería.
Masa Promedio 34 Kg Tiempo Promedio 10,33s
Volumen 34,3 x10E-03 m3
velocidad 4,02m/s 0,15 mm
Reynolds 123062,37 Diámetro 0.04369m
Tabla27. Datos de las perdida general del la tubería
Hf Hm
Succión 0.200 m 0.500 m
Descarga 3.40 m 6.8 m
Total 3.60 7.3m
Cavitación
Resultados
Velocidad especifica 0.074
Constante de Toma 0.06
PV agua (31°C) 4496.96 Pa
Presión atmosférica 101325 Pa
Hf succión 0.200 m
Hm succión 0.500 m
NPSH requerido 1.2
NPSH disponible 9.43
4. Analisis de resultado
Se obtuvo experimentalmente las pérdidas de presión
en el transporte de un fluido que en este caso es agua,
por una tubería. Se analizaron los diferentes tipos de
pérdidas como son las pérdidas por fricción y las
pérdidas menores, ocasionadas por los accesorios que
llevan las tuberías
Se debe tener en cuenta que existen distintos factores
que inciden sobre los datos del sistema. Medir la
caída de presión está influenciado por la
incertidumbre del manómetro y el mantenimiento
físico y químico en el sistema de tuberías para
conservar la rugosidad de las tuberías y que no sean
alteradas por óxidos sobre las paredes o
sedimentaciones.
Los información del fluido como la densidad, la
viscosidad, van a cambiar al momento de ingresar al
sistema de tuberías, ya que se observó que el agua
empleada al ser recolectada en la salida del sistema
presentaba coloración rojiza y sólidos, debido al
arrastre de óxidos presente en la tubería.
Empleando los principios físicos y la teoría aprendida
en clases, se determinó que las pérdidas de energía
total por fricción de la tubería en serie de color crema
fueron de 1,231 m y las pérdidas por accesorios
2.045m. La caída de presión experimental o leídas en
el manómetro es de 65482 Pa mientras que la teórica
calculada a partir de los datos medidos es de 38005
Pa, resultando muy inferior a las leídas en el
manómetro. Esto se puede originar debido a las
propiedades del fluido, ya que se asumieron las
propiedades de agua pura.
Podemos observar que mientras más accesorios
posean el sistema mayor será su pérdida de energía.
De igual manera observamos que mayor es la caída de
presión en las tuberías con más accesorios.
Luego se realizo el calculo de la bomba Hidráulica el
cual se tomo como base el principio de la ecuación de
Bernoulli, el Hb o la perdida de carga se la obtuvo
con la suma de los Hbi de cada tubería en todo el
sistema asi de esa manera se obtuvo de esa forma la
potencia hidráulica, la cual relacionándola
aritméticamente con la potencia dada por el
fabricante, da una eficiencia del 0.1925%, indicando
que ya necesita mantenimiento. Observando que la
eficiencia es de tan bajo valor, esta claro que no
existirá cavitación en el banco de tuberías, pero para
asegurar resultados, se determino lo anterior con los
cálculos de NPSH disponible y de NPSH requerido
5. Conclusiones
Mediante este modelo de red de tuberías, que hay en
el laboratorio de operaciones unitaria se logró
comprobar que a partir de cálculos teóricos tomado y
de los datos experimentales de medición como la
temperatura del fluido se consiguió ubicar valores de
densidad y viscosidad para con ello determinar el
régimen del fluido, de acuerdo a la ecuación de
numero de Reynolds y así conocer el comportamiento
del fluido sujeto a estudio, además cabe resaltar las
aplicaciones de los principios revisados en clase como
son las pérdidas por fricción, y perdidas menores, que
siempre se presentarán en situaciones reales, evitando
así un error en el diseño o en cálculos futuros, entre
estos tipos de pérdidas hablamos de la ecuación de
Darcy-Weisbach para especificar cálculos de pérdida
de fricción,
Aprendimos la lectura de manómetros para determinar
la caída de presión en una sección de tuberías.
Observamos un sistema de tuberías con diferentes
variaciones en serie, en paralelo, con y sin accesorios.
Se determinó que la bomba está sobredimensionada
ya que la altura de bombeo requerida en el sistema es
de aproximadamente 9,43 metros que conlleva una
potencia hidráulica de 0.385HP, mucho menor que los
2HP que la bomba es capaz de entregar.
Se obtienen porcentajes de error muy altos en los
cálculos que se pueden deber a diversos factores.
Entre estos están los manómetros cuya lectura oscila
en un rango muy amplio. Además las tuberías ya
tienen varios años de uso por lo que el coeficiente de
rugosidad obtenido a partir de tablas no es confiable
pero a falta de recursos es la única opción viable para
obtener resultados. Por lo antes mencionado se
concluye que son requeridos tratamientos químicos
para restablecer las propiedades de las tuberías.
6. Recomendaciones
Durante las mediciones de las longitudes de las
tuberías, ayudarse con un marcador para establecer de
qué punto a qué punto se realizan las mediciones.
Constatar que los manómetros se encuentren
encerados antes de hacer las medidas de caída de
presión.
Mantener el nivel del tanque siempre constante
evitando pérdidas de fluido al medir el caudal.
Ser lo más precisos en la medición de tiempo en el
cual el fluido es llenado en el tanque es recomendable
realizar al menos dos mediciones, reduciendo errores
en cálculos posteriores.
Coordinar la apertura de llave de paso del caudal del
agua con la apertura de la llave que medirá las
variaciones de presiones.
Conocer el mecanismo del proceso, es
decir que en cada tubería se realizarán
mediciones con recirculación
completamente abierta y sin recirculación
del agua.
7. Bibliografía
[1] Pérdidas por fricción en tuberias y
accesorios. (s.f.). Obtenido de
file:///C:/Users/home/Downloads/informe_de_per
didas_ejemplo-libre.pdf
[2] Miliarium.com. (2008). Recuperado el 17 de
Febrero de 2015, de
http://www.miliarium.com/Prontuario/MedioAmbient
e/Aguas/PerdidaCarga.asp#Darcy-
Weisbach_%281875%29
[3]Castillo, J. (s.f.). Monografias. Recuperado el 17
de Febrero de 2015, de
http://www.monografias.com/trabajos15/bombas/bom
bas.shtml
http://www.ugr.es/~aulavirtualpfciq/descargas/docum
entos/BOMBAS%20Y%20TUBERIAS.pdf
7. Bibliografía
[1] Pérdidas por fricción en tuberias y accesorios.
(s.f.). Obtenido de
file:///C:/Users/home/Downloads/informe_de_perdida
s_ejemplo-libre.pdf
[2] Miliarium.com. (2008). Recuperado el 17 de
Febrero de 2015, de
http://www.miliarium.com/Prontuario/MedioAmbient
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Weisbach_%281875%29
[3]Castillo, J. (s.f.). Monografias. Recuperado el 17
de Febrero de 2015, de
http://www.monografias.com/trabajos15/bombas/bom
bas.shtml
[4] I, M., R, S., & R, F. (2011). Mecánica de Fluidos.
Alicante.
8. Anexos
