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7/26/2019 Accesorio Perdidas Locales
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CHAVEZ VASQUEZ GARY KRIS EDWARDUNC 8
PERDIDAS DE CARGAS LOCALES EN UNTUBERIA
MECNICA DEFLUIDOS II
7/26/2019 Accesorio Perdidas Locales
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PERDIDAS DE CARGAS LOCALES EN UNA TUBERIA
INDICE
INTRODUCCION02
OBJETIVOS.03
JUSTIFICACION..03
ALCANCES....04
REVISION DE LITERATURA...05
METODOLOGIA Y PROCEDIMIENTO.10
RESULTADOS Y DISCUSIN..12
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES....14
BIBLIOGRAFIA..15
ANEXOS..1
UNC 1
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PERDIDAS DE CARGAS LOCALES EN UNA TUBERIA
INTRODUCCION:
En esta prctica el problema a resolver especficamente es evaluar la perdida de
energa que ocasiona un fluido ya sea laminar o turbulento (por la viscosidad) al pasar
a travs de un tubo que sufre una disminucin del rea transversal en todo su
recorrido.
El anlisis del comportamiento que presentar el fluido puede ser calculado; con
errores muy insignificantes. Para este clculo se consider un caudal emprico de
.!" lts # seg.
$as prdidas de carga a lo largo de un conducto de cualquier seccin pueden ser
locales o de friccin% su evaluacin es importante para el mane&o de la lnea de
energa cuya gradiente permite reconocer el flu&o en sus regmenes' laminar%
transicional o turbulento% dependiendo de su viscosidad.
uando el fluido es ms viscoso abr mayor resistencia al despla*amiento y por
ende mayor friccin con las paredes del conducto% originndose mayores prdidas de
carga; mientras que% si la rugosidad de las paredes es mayor o menor abr mayores
o menores prdidas de carga.
Esta correspondencia de rugosidad+viscosidad a sido observada por mucos
investigadores% dando a la correspondencia entre los n,meros de -eynolds (-e)% los
parmetros de los valores de altura de rugosidad /0 y los coeficientes de friccin f0que determinan la calidad de la tubera.
OBJETIVOS:
UNC 2
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PERDIDAS DE CARGAS LOCALES EN UNA TUBERIA
Estudiar las prdidas de cargas debido a los accesorios que se instalan en un
tramo de la tubera% como codos% ensancamiento% contraccin% vlvula%
niples% trampa 1 etc. Estudiar en forma detallada las prdidas de carga lineal en conductos
circulares% teniendo una gran variedad de curvas que relacionan los
coeficientes deprdidas f0 en funcin del n,mero de -eynolds% apoyndonos
enel grfico de 2oody. onocer mtodos prcticos para determinar las prdidas locali*adas. 3eterminar la variacin de la prdida de carga con el caudal. Estudiar y sinteti*ar los datos obtenidos en la prctica con los datos que
obtenemos apoyndonos en referencias bibliogrficas% libros que usualmente
utili*amos para estos ensayos.
JUSTIFICACION:
omprobar que con el paso de un flu&o por los accesorios e4istir una prdida
de carga local% la cual calcularemos tericamente de acuerdo con algunosparmetros y comprobaremos el caudal real con las perdidas alladas.
ALCANCE:
E!UIPO Y "ERRAMIENTAS#
AGUA
UNC 3
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PERDIDAS DE CARGAS LOCALES EN UNA TUBERIA
VALDE GRADUADO
CRONOMETRO
ACCESORIOS PARA EL MOTAJE DE LA TUBERIA $VALVULA C"EC% &Tuber !e PVC !e "#$%%A&&e'(r)('*
5 vlvulas de compuerta.6 tapn6 7ee
6 8ee9daptadores (2aco y embra.)
odo de :odo de
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PERDIDAS DE CARGAS LOCALES EN UNA TUBERIA
p1
+z
1+
v12
2g=
p2
+z
2+
v22
2g+h p ..(1)
3onde'
hp=hfp+hfs.(2)
3onde'
fp= es la sumatoria de perdidas primarias o longitudinales. fs= Perdidas secundarias o% locales por accesorios.
9l ablar de prdidas en tuberas% lleva a estudiar los flu&os internos que sean
completamente limitados por superficies slidas con un grado de rugosidad seg,n
el material del cual estn fabricadas.
Este flu&o es muy importante de anali*ar ya %"que permitir dise?ar las redes de
tuberas y sus accesorios ms ptimos.
$as prdidas de energa que sufre una corriente cuando circula a travs de un
circuito idrulico se deben fundamentalmente a'
@ariaciones de energa potencial del fluido. @ariaciones de energa cintica.
-o*amiento o friccin.
1. PERDIDAS PRIMARIAS :
$lamadas perdidas longitudinales o prdidas por friccin% son ocasionadas por la
friccin del fluido sobre las paredes del ducto y se manifiestan con una cada de
presin.
Empricamente se eval,a con la formula de 39-8 + AEB1>9C'
UNC 5
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PERDIDAS DE CARGAS LOCALES EN UNA TUBERIA
hfp=fLV2
2 gD
3onde'
$ D longitud de la tubera. 3 D 3imetro de la tubera. @ D velocidad media del flu&o. f D factor de friccin de la tubera.
3e donde el factor de friccin de la tubera depende del =,mero de -eynolds
( -e ) y de la rugosidad relativa ( # 3 ) . Para esto se ace uso del 3iagrama de
2oody. >sicamente las Prdidas primarias son directamente proporcionales a la
longitud de la tubera.
PERDIDAS SECUNDARIAS:
7ambin conocidas como perdidas locales o puntuales% las cuales son originadas
por una infinidad de accesorios que se ubican dentro de un sistema de tuberas%
como por e&emplo'
@lvulas. odos. =iples. -educciones.
Ensancamientos. Fniones universales. Etc.
$a e4presin para evaluar las perdidas secundarias (en metros de columna
del fluido) es la siguiente'
h fs=
KLV2
2gD
3onde G es la constante para cada accesorio y depende del tipo de
accesorio% material y dimetro.
$uego la longitud equivalente ser'
Leq=KD
f
$a longitud equivalente se puede allar en manuales y libros.
UNC 6
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PERDIDAS DE CARGAS LOCALES EN UNA TUBERIA
En el equipo H2E+" de prdidas de carga local estudia las prdidas de
energa cintica de un fluido que circula por una tubera. Estas se deben
principalmente a variaciones bruscas de velocidad causadas por'
ambios bruscos de seccin.
Perturbacin del flu&o normal de la corriente% debido a cambios de direccinprovocadas por la e4istencia de un codo% curva% etc.
-o*amiento o friccin.
$as prdidas de carga que sufre un fluido al atravesar todos los elementos
e4presada en metros del fluido% puede calcularse con la siguiente e4presin'
hfs=KV2
2 g
3onde'
G D coeficiente de prdidas de carga. @D velocidad del fluido. I D diferencia de altura manomtrica. gD gravedad.
ELEMENTOS DEL SISTEMA DE TUBER+AS
En los sistemas de tuberas se encuentran los siguientes elementos'
@lvulas9ccesorios
V,-.u-'*
$as vlvulas tienen por finalidad el control del flu&o a travs del sistema. E4isten
diversos tipos de vlvulas fabricadas con distintos materiales y con ciertascaractersticas que dependen del fabricante. Entre los principales tipos de vlvulastenemos'
@lvula de compuerta
@lvula esfrica o de globo @lvula maco @lvula retentora
@lvula de agu&a
@lvula de diafragma @lvula de control automtico @lvula de seguridad
El servicio de cada una de estas vlvulas es diferente dependiendo de las
caractersticas de la @lvula en s.
A&&e'(r)('*
UNC 7
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PERDIDAS DE CARGAS LOCALES EN UNA TUBERIA
$os accesorios sirven para unir los diversos elementos del sistema as como para
darle la geometra (cambios de direccin% ramales% etc). $os accesorios puedenser' roscados% soldados% bridados y acampanados.
A&&e'(r)(' r('&!('* $os accesorios roscados se usan para &untas no
permanentes y dimetros menores a de 5 J0.
$os accesorios de fundicin maleable se designan seg,n la norma B1K
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PERDIDAS DE CARGAS LOCALES EN UNA TUBERIA
N)4-e 0.
METODOLOGIA Y PROCEDIMIENTO
1e comen* el armado de cada elemento en una tubera simple considerando un
caudal de salida de .!" litros#seg para el clculo terico del e4perimento.
1e reconoci cada elemento y se tomaron medidas para el clculo de las perdidas
locales de los accesorios% estos se basaron de diferentes elementos bibliogrficos%tomando como referencia estos libros de 2ecnica de fluidos) de 1otelo% -obert2ott% @. Liles% 1engel y entre otros autores para as compararlos y encontrar si esque se adaptan sus iptesis al inters local.)
1e supondr un caudal de .!" litros #seg para el dise?o idrulico y se allara la
velocidad. omo en este caso la velocidad allada es .M cumple con lasespecificaciones tcnicas mnimas normadas para la velocidad de agua en
tuberas
on el dato de la velocidad allamos las respectivas perdidas de cargas locales y
por friccin y luego procederemos a anali*ar el tipo de flu&o y el dibu&o de las lneasde carga respectivas.
hf=f
L
D
v2
2g
hL=k
v2
2 g
PROCESAMIENTO DE LA INFORMACION
D()*+# audal terico ' .!" lts#seg 3imetro de la tubera ' J plg
lculos de la velocidad terica'
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PERDIDAS DE CARGAS LOCALES EN UNA TUBERIA
Q = V*A
0.075m3
1000 seg=
V(0.52.54/100)2
4
V=0.592058=0.6m /seg
@erificamos el valor de f0 1abemos que'
R=
v . D
u
R=
0.60.0127
1.025106
R=7.43103
D=
0.0013
1.27=0.001023622
Entonces el f sale' f D .6: Tomando las medidas de la maqueta: onsideraremos que en a&amarca se usa una presin mnima de 6" m columna
de agua equivalente a6." Gg#cm5. (1eg,n la norma se considera 5 Gg#cm5 )
UNC 3
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PERDIDAS DE CARGAS LOCALES EN UNA TUBERIA
UNC 4
Coo ! "0
Coo ! 45
T!
N#$%!
V&%'(%) +!,
A)$-)o
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PERDIDAS DE CARGAS LOCALES EN UNA TUBERIA
UNC 5
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PERDIDAS DE CARGAS LOCALES EN UNA TUBERIA
alculando las prdidas de cada elemento con los datos de la velocidad.
6 alculamos las prdidas de carga por friccin asumiendo un plano ori*ontal.
TRAMO AB:
h f=0.019
0.62
29.81
0.09
0.0127+0.019
V22
29.81
0.06+0.1250.0127
h f=1.11076V2
2+0.000349m
5 alculamos las prdidas de carga por accesorios asumiendo un plano
ori*ontal.
TRAMO AB:
hLYEE=0.48
0.62
29.81=0.0088m
hLCODO45=0.4(
0.62
29.81)=0.0073m
hLTEE=1.7( 0.6
2
29.81 )=0.0312m
hl=CODO 45+TEE+YE+CODO 45=0.4( 0.62
29.81)+1.7( V22
29.81 )+0.48 V22
29.81+0.4(
2
hl=0.131498V22+0.007339m
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PERDIDAS DE CARGAS LOCALES EN UNA TUBERIA
Callamos la velocidad de salida en este tramo de acuerdo a la frmula de
>ernoulli.
1
!
2
!+"
1"
2+V1
2
2 g=V2
2
2 g+#f+#l
De donde:
V1 = 0.6 m/s
P2 = P atm = 0
P1 = 2 kg/cm2 o 20 m de columna de agua
Z1 = Z2 = 0 (mismo nivel)
1
!=
V22
2 g
V12
2g+#f+#l
2kg/$m 2=
V22
2 g
0.62
2 g+#f+ #l
2
kg
$m2104
m
1000Kg
m3
=V
2
2
2 g0.6
2
2 g+1.11076V
2
2+0.000349+0.131498V2
2+0.007339
UNC 7
Q2
Q1
3
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PERDIDAS DE CARGAS LOCALES EN UNA TUBERIA
V
2=0.3215m /seg
Por lo que las prdidas de carga quedaran'
h f=1.11076V22+0.000349=0.115159m
hl=0.131498V22+0.007339=0.020931m
3el caudal se tiene'
N6 D N5 O N
omo 96 D 95D 9 D 9 entonces d6 D d5 D d D d
V
1( %1 )
2=V2( %2 )
2+V3(%3 )
2
0.6=V
3+0.3215
V
3=0.2785m /seg
Fna ve* allada la velocidad con la cual se bifurca el caudal procedemos a allar
la velocidad en el otro tramo para as calcular sus respectivas prdidas de carga.
TRAMO AD:
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PERDIDAS DE CARGAS LOCALES EN UNA TUBERIA
Callamos la velocidad de salida de este tramo'
Ecuacin de >ernoulli en los puntos 9 y 3'
&
+V&
2
2g +"&=D +
VD2
2g +"D+#f+ #l
20000
998.23+
0.62
2' 9.81=
VD2
2' 9.81 [1+ 0.0190.0127 (0.745+0.4+2'1.7+0.4+5' 0.7+0.35+8.2)]+0.073
VD=0.1352m /s
on la velocidad allando las prdidas locales y por friccin'
UNC "
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PERDIDAS DE CARGAS LOCALES EN UNA TUBERIA
h f=0.0190.1352
2
29.810.06+0.06+0.09+0.14+0.06+0.05+0.06+0.085+0.07+0.07
0.0127
h f=0.00103
m
hLTEE=2' 1.7(
0.13522
29.81)=0.00316m
hL&D&T&DOR=0.4(
0.13522
29.81)=0.000373m
hLCODO90=
5' 0.7(
0.13522
29.81 )=0.00326m
hL()LE=0.35(
0.13522
29.81)=0.000326m
hLV&LV*L& DE +LO,O=8.2(
0.13522
29.81)=0.00764m
hLT=0.0146 m+0.0624 m+0.0073m+0.064m+0.0064m+0.1504 m
hLT=0.0148m
TRAMO AC:
omo la bifurcacin separa los caudales tenemos'
N D N< O N"%
omo 9 D 9< D 9" D 9 tenemos'
@ D @< O @"
.5!Q" D .6"5 O @"
@" D .6
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PERDIDAS DE CARGAS LOCALES EN UNA TUBERIA
TRAMO AC
h f=0.019 0.6
2
29.81
0.09
0.0127+0.019
0.27852
29.81
0.06
0.0127+0.019
0.14332
29.810.23+0.19+0.14+
0.0127
h f=0.004188m
TRAMO AC
hCODO 45=0.4(
0.62
29.81)=0.00734m
hTEE=21.7(
0.27852
29.81)=0.01344m
hTEE=21.7(
0.14332
29.81)=0.00356m
hCODO 90=40.7(
0.14332
29.81)=0.00293m
h&D&T&DOR=0.4(
0.14332
29.81)=0.00042m
UNC11
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PERDIDAS DE CARGAS LOCALES EN UNA TUBERIA
hV&LV*L& +LO,O=8.2(
0.14332
29.81)=0.00858
#l=CODO
45+TEE+CODO
90+&D&T&DOR+V&LV*L& +LO,O=
0.03627
DISCUSIN Y RESULTADOS:
$a prdida local ms alta fue la de la te simple con .65 de acuerdo con el
libro @.Liles.
$a mayor fue de la vlvula de bola encontrada en el libro de Lilberto 1otelo
con una apro4imacin de un coeficiente de Q.5.
Para el clculo de la velocidad se lo i*o con un caudal terico de .!"
lts#seg% con lo cual obtuvimos una velocidad de .": m# seg; pero de acuerdoa norma el mnimo para tuberas es .M% por lo cual allamos todos losparmetros para la velocidad mnima.
Kbservamos que las prdidas de friccin son mnimas.
9dems se calcul para una presin de entrada de 5 metros de columna de
agua como parmetro inicial en el clculo y as se distribuy el caudal por toda
el circuito
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PERDIDAS DE CARGAS LOCALES EN UNA TUBERIA
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES:
El clculo de prdidas de energa y la prdida de carga se puede obtener
mediante las formulas obtenidas en cada grafico que esta anteriormente.
3e acuerdo a los procedimientos podemos deducir que los datos obtenidos si
estn en concordancia con los datos que nos brindan los libros o te4tos.
Nue el e4perimento o laboratorio eco nos permite tener un concepto ms claro y
aplicativo de cmo encontrar las perdida de carga en accesorios y adems tener
en cuenta que cuando nosotros dise?emos tuberas es importante considerar
estas prdidas ya que cuando mayor accesorios all en el tramo de una tubera
mayor ser su pedida local es por ello que ay que anali*ar distintos factores% ya
sea topografa del terreno% el tipo de tubera ya sea pvc fierro galvani*ado y
adems tener en cuenta que tenemos que considerar siempre un margen de error
en ellas.
Podemos decir que todos estos ensayos va a contribuir en nuestra vida profesional
ya que estaremos bien capacitados y podemos dise?ar con gran criterio todo tipo
de tuberas y tener 4ito en nuestra vida profesional.
1e puede deducir que la mayor prdida de carga en accesorios se da en las
vlvulas y la menor perdida de carga se da en los ensancamientos de las
tuberas.
BIBLIOGRAFIA:
HIDRULICA GENERAL.+ 1otelo Rvila% Lilberto% Editorial $imusa 1.9. 1e4ta
edicin% 24ico% 6:Q5. + 7uberas. MANUAL DE HIDRULICA.9cevedo =.% S. 2. y 9costa 9.% L. 1e4ta edicin.
Carla% 1. 9. de . @. 24ico% 6:!M. HIDRULICA. + Leorge E. -ussell. + 7uberas. MECANICA DE LO! "LUIDO! E HIDRULICA.+ -onald @. Liles.+ 7uberas. MECANICA DE LO! "LUIDO!.+ Pedro Hernnde* 3ie*.+ 7uberas. AUTORIDAD NACIONAL DEL AGUA.
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PERDIDAS DE CARGAS LOCALES EN UNA TUBERIA
ANEXOS:
Hotografa = 6' 1istema de tuberas.
/o-o)) N 02 Coo "0 /o-o)) N 03Coo 45
UNC14
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PERDIDAS DE CARGAS LOCALES EN UNA TUBERIA
/o-o)) N 04 A)$-)o /o-o)) N 05
!!
/o-o)) N 06 T!!
/o-o)) N 07 N#$%!
UNC15
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PERDIDAS DE CARGAS LOCALES EN UNA TUBERIA
Hotografa = Q' @lvula globo
UNC1