Banco de Tuberias

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA

INFORME DE LABORATORIO N°8

TEMA

CURSO

BANCO DE TUBERÍAS LABORATORIO DE INGENIERIA MECANICA II ASPILCUETA

BOHORQUEZ

Michael

20040234G CHINGUEL

BARRIOS

Alejandro

20107527K CRUZ

DIAS

David

M

20100025J JULCAPARI

ROJAS

Iván

Mauricio

20072555C INTEGRANTES

NESTARES

MUCHA

Rubén

CASAVILCA

Richard

20090137E RAMOS 20091061B VALDERRAMA

Cesar

19731229C ZURITA 20091079I

YANARICO

Ronald

EXPERIENCIA FLUJO INTERNO I B

SECCION PROFESOR

Ing. PAEZ

INDICE

Objetivos………………………………………………………………………………… 2

Introducción……………………………………………………………………………. 3

Simbología……………………………………………………………………………. 4

Fundamento teórico……………………………………………………………………5

Equipos y materiales…………………………………………………………………20

Procedimiento experimental………………………………………………………. 23

Formulas usadas ……………………………………………………………………. 24

Resultados y curvas ………………………………………………………………… 25

Conclusiones y observaciones

Apéndice

………………………………………………….. 32

……………………………………………………………………………33

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Página 1

EXPERIENCIA FLUJO INTERNO I

Bibliografía …………………………………………………………………………..36

OBJETIVOS

El presente laboratorio tiene por objeto lo siguiente:

1. Determinar las pérdidas de energía, en los diferentes conductos para transporte de fluidos incompresibles (tuberías y codos), en este

caso

empleando

agua

a

una

determinada

presión

y

rigen

el

temperatura.

1. Comprobar

el

cumplimiento

de

las

leyes

que

comportamiento de los fluidos en tuberías y accesorios.

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Página 2

EXPERIENCIA FLUJO INTERNO I

INTRODUCCIÓN

En el presente laboratorio, evaluaremos el comportamiento de los fluidos en circulación por tuberías y accesorios, para lo cual haremos circular agua por una red o banco de tuberías. La red de tuberías de esta experiencia está constituida por un par de bombas las cuales están conectadas con una distribución de tuberías; se las puede conectar en serie o en paralelo. Para nuestro caso, sólo se activó una de ellas. Se obtuvieron caídas de presión en la placa con orificio con las cuales se pudo obtener el coeficiente de descarga del mismo, hallando primero el caudal real en el tanque de aforo y, el caudal teórico,

de

procedimiento

la

operación se

realizó

matemática para

el

en

tubo

presión. de

El

Venturí,

mismo también

compararemos las pérdidas en 2 tipos de codos, uno corto y uno largo, midiendo las diferencias de presión entre la entrada y la salida de los mismos y se hallaron los coeficientes de pérdidas secundarias para ambos.

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Página 3

EXPERIENCIA FLUJO INTERNO I

SIMBOLOGIA

F : factor de fricción Re : número de re ynols μ : viscosidad absoluta ‫ע‬

: viscosidad cinemática

ρ: densidad del fluido Hf : perdidas de presión L : longitud de la tubería DH : diámetro hidráulico Hs : perdidas secundarias K : constante de perdidas secundarias Leq : longitud equivalente A : área de la garganta en el venturi y del orificio Qr : caudal real

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Página 4

EXPERIENCIA FLUJO INTERNO I

FUNDAMENTO TEÓRICO

1.

ENERGI A

Antiguamente la energía se definió así capacidad de un cuerpo de realizar

trabajo

mecánico.

Posteriormente

se

demostró

la

equivalencia del calor y trabajo mecánico. La energía puede revestir formas muy diversas, que según la ley universal de la conservación de la energía o primer principio de la termodinámica, pueden transformarse unas en otras. Quizás la manera más clara sino la más lógica de definir la energía será el describir las distintas formas de energía que será el procedimiento que seguiremos nosotros.

La técnica estudia los cambios de una forma de energía en otra, así como su intercambio con el trabajo mecánico y calor, llamadas estas últimas formas de energía, energías en tránsito porque solo existe cuando pasa energía de un cuerpo a otro, el estudio se simplifica porque el estudio de la Mecánica del Fluido Incompresible se ocupa sólo de las formas siguientes de energía del fluido: 

Energía potencial geodésica



Energía de presión



Energía cinética

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Página 5

EXPERIENCIA FLUJO INTERNO I 

a)

Pérdidas de energía por fricción.

Energía Potencial Geodésica Energía potencia geodésica o de posición es igual al trabajo que la fuerza de la gravedad puede ejercer cuando su altura desciende de un nivel superior a uno inferior. Cuando el líquido se remonta, con una bomba por ejemplo, del nivel inferior al superior, es preciso ejercer sobre él un trabajo contra la fuerza de la gravedad igual y de sentido contrario que se transforma en la susodicha energía potencial.

b)

Energía de Presión Es aquella que produce trabajo para el movimiento del volumen de un fluido.

c)

Energía Cinética Es aquella que produce el efecto de incrementar la velocidad de un cuerpo en movimiento.

d)

Energía de Fricción Es aquella que se disipa en forma de calor, o que produce desgaste, cuando se tiene dos cuerpos en contacto, uno en movimiento con respecto del otro.

2.

FLUJO EN TUBERÍ AS

Los conductos que se utilizan para transportar fluidos son de dos clases: 

Conductos cerrados o tuberías en los cuales el fluido se encuentra bajo presión o depresión;

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Página 6

EXPERIENCIA FLUJO INTERNO I 

Conductos abiertos o canales (acueductos, canales de riego, ríos, etc.).

En nuestro caso nos ocupamos del primero. 2.1. PERDID AS PRIM ARI AS Y SECUND ARI AS EN L AS TUBERÍ AS

Las pérdidas de carga en las tuberías son de dos clases: primarias y secundarias.

PÉRDID AS PRIM ARI AS Las pérdidas primarias son las pérdidas de superficie en el contacto del fluido con la tubería (capa límite), rozamiento de unas capas de fluido con otras (régimen laminar) o de las partículas de fluido entre sí (régimen turbulento). Tienen lugar en flujo uniforme, por tanto principalmente en los tramos de tubería de sección constante.

Las pérdidas secundarias son las pérdidas de forma, que tienen lugar en las transiciones (estrechamientos o expansiones de la corriente), codos, válvulas, y en toda clase de accesorios de tubería.

En el cálculo de las pérdidas de carga en tuberías juegan un papel discriminante dos factores: el que la tubería sea lisa o rugosa y el que el régimen de corriente sea laminar o turbulento.

ECUACIÓN GENERAL DE LAS PÉRDIDAS PRIMARIAS: ECUACIÓN DE DARCY-WIESBACH

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Página 7

EXPERIENCIA FLUJO INTERNO I Las pérdidas primarias causan que esta línea caiga en la dirección del flujo, la ecuación de Darcy-Wiesbach 2

hf  f

LV D 2g

Generalmente se usa para cálculos de flujos en los tubos. Donde h f es la pérdida de carga o caída en la línea hidráulica de altura en la longitud L, con diámetro interior D y una velocidad promedio V . h f tiene dimensiones de longitud y se expresa en metros de columna líquida. El factor f es adimensional y se requiere para que la ecuación dé el valor correcto para las pérdidas primarias. Esta fórmula es de uso universal en el mundo entero en los libros y formularios de hidráulica.

NUMERO DE REYNOLDS.

El número adimensional Re , nos sirve para adecuar el cálculo del coeficiente

de

fricción

para

el

desplazamiento

de

fluidos

incompresibles en tuberías, en función de 4 parámetros presentes en el flujo en las mismas como son:

 Diámetro hidráulico (D h ) 

Densidad del fluido (r)

Re  

Velocidad media del fluido (Vm)



Viscosidad absoluta (m)

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Página 8

Vm Dh 

EXPERIENCIA FLUJO INTERNO I

EL DIAGRAMA DE MOODY



Resuelve todos los problemas de pérdidas de carga primarias en tuberías con cualquier diámetro, cualquiera material de tubería y cualquier caudal.



Puede emplearse con tuberías de sección no circular sustitu yendo el diámetro D por el diámetro hidráulico D h .



Está construido en papel doblemente logarítmico;



Es la representación gráfica de dos ecuaciones:

1.

La ecuación de Poiseuille ,empleada cuando el régimen del flujo es laminar (Re £ 2000).

2.

La ecuación de Coolebrook - White, en esta ecuación el coeficiente de fricción f

=f(Re,e/D), es decir es función del

Nº de Reynolds y de la rugosidad relativa. Es empleada tanto para la zona de transición como para la zona de turbulencia.(Re>2000)

e 2 ,51  2 log( D  ) 3,7 R f f

1

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Página 9

EXPERIENCIA FLUJO INTERNO I

Dónde: Є = e/D es llamada la rugosidad relativa.

PERDID AS SECUND ARI AS

Las pérdidas que ocurren en tuberías debido a dobleces, codos, juntas, válvulas, etc. Se llaman pérdidas secundarias. En muchas situaciones son más importantes que las pérdidas debidas a fricción en el tubo. En casi todos los casos la pérdida menor se determina

por

experimentación.

Un

método

conveniente

de

expresar las pérdidas menores en el flujo es por medio del coeficiente K determinado generalmente por experimentación y cu yo valor lo podemos encontrar en tablas o en los catálogos de los fabricantes de diferentes accesorios.

La expresión de las pérdidas secundarias en general es :

2

hs  K V 2g

Las pérdidas menores se pueden expresar en términos de la longitud equivalente L e de tubo con la misma pérdida.

f

Le V 2 V2 K D 2g 2g

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Página 10

EXPERIENCIA FLUJO INTERNO I

En donde K puede referirse a una pérdida de carga menor o a la suma de varias pérdidas. Al despejar L e se tiene:

Le 

KD f

2.2. REDES DE TUBERI A

Siempre que el hombre ha tratado de estudiar los flujos, ya sea líquidos o gaseosos, ha tenido el problema para establecer sus propiedades; Su comportamiento para una posición e instante determinado, si estos no estaban limitadas por alguna superficie sólida o deformable, (en el caso de los ríos, el fluido se encuentra rodeando la mayor parte por una superficie sólida rocosa e impermeable lo que permite al flujo coexistir en esas condiciones). Esto llevo a la idea de concebir objetos que puedan retener dos fluidos, transportarlos y posteriormente hacerles cambiar de fase (intercambiadores de calor), estos objetos son las tuberías, tubos, baldes, cilindros, reservorios.

Las tuberías han existido desde muchos años antes de Cristo y han sido confeccionadas de diversos materiales, como las de arcilla en las ruinas de Babilonia y el sistema de tuberías de plomo con valculería de bronce en Pompeya, también se han encontrado tuberías de madera; de piedras agujeradas y

así como las más

modernas en 1313 hechas de fierro fundido, para cañones y artillería.

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Página 11

EXPERIENCIA FLUJO INTERNO I Cuando se de la revolución industrial y el desarrollo de la máquina de vapor obliga al hombre a obtener un mejor diseño de las tuberías y la obtención de mejores materiales porque ahora las tuberías no sólo transportaban fluidos, sino gases a una alta temperatura y a una alta presión. Posteriormente se comenzó a realizar estudios acerca del acabado de la superficie interior de las tuberías ya que las pérdidas que se generaban eran muy grandes comparadas con la potencia que se le entregaba al fluido para que pueda ser transportado. Este factor de rozamiento dependía de la naturaleza del material y del acabado del mismo, por lo que se comenzó a diseñar tuberías cada vez más perfectas a través de las cuales la pérdida de potencia sea la menor posible, teniendo en cuenta además la longitud de la misma. El desarrollo de las redes de tuberías, ya sea para obtener menores caudales : para poder llevar al flujo a varios lugares al “mismo tiempo” motivó a un mayor desarrollo del estudio de las pérdidas y la caída de presión de las mismas ya sea a través de reducción de la sección de las tuberías o de los accesorios de conexión propias de la red.

2.3. TUBERÍA Y TUBO:

Son objetos tubulares cuyo objetivo principal es de transportar un fluido de un punto a otro. De acuerdo a la naturaleza del material y condiciones de fabricación se le puede utilizar como un conductor del calor, ya sea del medio al cuerpo o viceversa. Las tuberías y tubos pueden ser de cualquier material, dependiendo su fabricación, del costo y del uso que se le va a dar.



Diferencia entre Tubos - Tubería - Cilindros

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Página 12

EXPERIENCIA FLUJO INTERNO I Las tuberías y tubos son objetos tubulares que pueden tener dimensiones variadas y que no tienen tapas laterales como los de un cilindro.



Tubería Son tubos fabricados de acuerdo a normas estándar del Instituto Americano de Petróleo (API). El diámetro nominal externo es el mismo para cualquier tamaño, pero el diámetro interno varía de acuerdo al espesor de la tubería.



Tubo Son todos aquellos productos tubulares que son fabricados sin norma alguna. Para designarlo se tiene en cuenta el diámetro externo y el tamaño varía por la gran cantidad de diámetros internos que puede tener. Las tolerancias varían según su uso.

SELECCIÓN DE TUBERÍ AS

Para poder hacer una buena selección de tuberías se debe tener en cuenta la temperatura del fluido, la presión, el grado de corrosión del material y el costo de diseño. Quizá lo primero a seleccionar sea el grado de corrosión, ya que solucionado este problema se puede hacer la selección basándose en los demás parámetros.

TUBERÍAS DE ARCILLA Y DE DRENAJE FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Página 13

EXPERIENCIA FLUJO INTERNO I

Es aquella cuyo espesor depende de las condiciones de la línea (carga).

TUBERÍA DE AMANTO - CEMENTO

Podemos encontrar a la tubería de presión y de agua, la cual se fabrica para ciertas presiones (100, 150, 200 psi). La brida limita la temperatura la cual varía de 150 - 200  F.

TUBERÍA DE VIDRIO

No tiene medida estándar oficial para una presión y temperatura determinada, pero se constru yen con ciertas recomendaciones por los fabricantes. Existe la tubería de vidrio boro silicato.

TUBERÍA DE PLÁSTICO

Son aquellas confeccionadas de poliestireno, polivinilo (PVC), acrilonitrilo-butadieno--estireno o cualquier variedad de polímeros. Solamente la tubería de poliestireno tiene normas establecidas estandarizadas ASA.

TUBERIA REVESTIDA DE PLASTICO Y GOMA

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Página 14

EXPERIENCIA FLUJO INTERNO I Son diseñadas para ciertos grados de presión y temperatura dentro de los requerimientos ASA para 150 ls. El límite de temperatura está dado por el revestimiento de esta tubería.

CONDUCTOS DE DESAGÜE

Son tuberías de gran tamaño cu yo espesor depende de la carga externa.

TUBERÍA DE CEMENTO

Son confeccionadas de cemento armado y su uso es exclusivo para drenajes superficiales y no para plantas por el ataque químico a las que pueden quedar expuestas.

CALCULO DE ESPESOR MINIMO DE PARED DE UNA TUBERÍA

 PD   c  2S 

T  M

T : Espesor de la tubería o accesorio con 12,5 % de tolerancia P : Presión interna de diseño (psi) D : Diámetro externo de la tubería S : Fatiga (coeficiente de trabajo) basada en la T a m o

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Página 15

EXPERIENCIA FLUJO INTERNO I M : Tolerancia de fabricación C : Tolerancia de corrosión (in) más la profundidad de roscado en caso de tuberías roscados.

Esta fórmula es útil para valores estimados, pero no nos da el valor más aproximado ya que no toma en cuenta la eficiencia de la junta soldada.

ENVEJECIMIENTO DE LOS TUBOS:

Las tuberías de fierro y acero están sujetas al fenómeno del envejecimiento. En general con la edad, (años de funcionamiento), los tubos se vuelven más rugosos a consecuencia de la corrosión.

Para tener en cuenta el aumento de la rugosidad con el tiempo, Colabore y Chite establecieron una relación lineal que puede ser expresada por:

  t

o

 t

En la cual:

Є o = altura de las rugosidades en los tubos nuevos (metros) Єt

= altura de las rugosidades en los tubos después de t años (metros)

t α

= tiempo, en años = tasa de crecimiento de las asperezas, en m/año.

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Página 16

EXPERIENCIA FLUJO INTERNO I

Tratándose de tuberías de agua, la tasa de crecimiento depende considerablemente de la calidad del agua y, por lo tanto, varía con las condiciones locales.

Según la experiencia inglesa, a falta de datos experimentales seguros, el envejecimiento de los tubos de fierro fundido puede ser estimado para las condiciones medias, aplicándose la siguiente expresión:

2log   6,6 pH

el coeficiente  es dado en mm/año. Esta expresión pone en evidencia la importancia de pH del agua en el fenómeno de la corrosión.

PH del agua

(m/año)

5.5

0.00305

6.0

0.00203

6.5

0.00113

7.0

0.00063

7.5

0.00038

8.0

0.00020

8.5

0.00011

9.0

0.00006

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Página 17

EXPERIENCIA FLUJO INTERNO I

3.

CODOS DERIVACIONES Y V ÁLVUL AS

En tubos curvados y derivaciones con cambio en la dirección principal del movimiento, el perfil de la corriente, así como la distribución de presión y velocidad, varían de tal manera que se produce corrientes secundarias que se superponen a la corriente principal. Ocurre que la corriente se desprende en parte de la pared del tubo. La pérdida de carga adicional requerida puede ser notablemente mayor que la caída de presión producida sólo por el rozamiento, según sea la clase de codo o la pieza de derivación. Los experimentos han mostrado que en principio con estos cambios de dirección de la corriente también es posible un movimiento laminar, pero

sin

embargo,

en

la

exclusivamente con turbulencia. FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Página 18

práctica

se

ha

de

contar

EXPERIENCIA FLUJO INTERNO I

El coeficiente correspondiente a la pérdida de carga debido a los accesorios montados en la tubería se define como:

Un error común es la falsa concepción de imaginar que todos los codos o curvas de radios más largos siempre causan pérdidas menores que las de radios más cortos, en realidad existe un radio de curvatura y un desarrollo óptimo para cada curva.

El siguiente cuadro muestra el coeficiente de pérdidas de piezas de montaje en tuberías.

q=

15º

22.5º 45º

R=d

0.03 0.045 0.14

0.19 0.21 0.51

R = 2d

0.03 0.045 0.09

0.12 0.14 0.30

R = 4d

0.03 0.045 0.08

0.10 0.11 0.23

R = 6d

0.03 0,045 0.075 0.09 0.09 0.18

R =10d 0.03 0.045 0.07

4.

60º

90º

90º

0.07 0.11 0.20

C AUD AL REAL :

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Página 19

EXPERIENCIA FLUJO INTERNO I

Es la cantidad volumétrica real que hace un fluido que pasa por un punto determinado durante un tiempo determinado.

Unidades: m 3 /s; m 3 /min.; m 3 /hr.; pul 3 /min.; pie 3 /min.; etc.

5.

C AUD AL TEÓRICO

Es la cantidad volumétrica que pasaría por un punto en un tiempo determinado, teniendo en cuenta condiciones ideales: fricción y caída de presión despreciables, temperaturas ideales.

6.

COEFICIENTE DE DESC ARG AS Es la relación entre el caudal real y el teórico.

Cd 

Qreal Qteorico

EQUIPOS Y MATERIALES

Para la presente experiencia de laboratorio se hizo uso del siguiente equipo:

1.

Cronómetro

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Página 20

EXPERIENCIA FLUJO INTERNO I

1.

Regla metálica

1.

Sistema de tuberías : que consta de:



2 bombas tipo HIDROSTAL :



potencia : 1 HP



tipo : BIC - 1



Nº de serie 7509584



Manómetro instalado antes del banco de tuberías.



Rango de trabajo : 0 a 12 PSI ( 5 a 300 kg/cm 2 )



Válvulas, entre ellas una válvula principal que regula el caudal de entrada al banco de tuberías.



Codos



Tanque de aforo

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Página 21

EXPERIENCIA FLUJO INTERNO I

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Página 22

EXPERIENCIA FLUJO INTERNO I

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

La red de tuberías de esta experiencia está constituida por un par de bombas las cuales con una determinada distribución de tuberías; se las puede conectar en serie o en paralelo. Para nuestro caso, sólo se activó en paralelo.

Perdidas primarias (tuberías)

1.

Se enciende las bombas

1.

Hacemos pasar

el fluido por una de las tuberías

del manejo de las válvulas.

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Página 23

por medio

EXPERIENCIA FLUJO INTERNO I 1.

Se mide la diferencia de niveles en el Manómetro colocado en

la tubería de 1.

1 '' . 2

En el tanque de aforo se mide el tiempo que demora en llenar un determinado volumen medido por un nivel.

1.

Se realiza lo mismo para la tubería de

2.

Tanto para la tubería de

1 '' , 2

3 '' 4

3 '' , 4

,

1' ' ,

1' ' ,

1 1 '' . 4 1 1 '' , se 4

realizó las mediciones para 5 diferentes caudales.

Perdidas secundarias (codos):

1.

se hace circular el fluido por los codos (codo largo y corto).

1.

Se mide la diferencia de niveles en el Manómetro en U, instalado en las tomas antes y después de los codos.

2.

tanto para el codo corto y largo se realizó las mediciones para 5 diferentes caudales.

FORMUL AS USAD AS

Perdidas primarias

Para este caso tenemos la ecuación de Darcy-Weisbach:

2

h

f

L  f V D 2g

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Página 24

EXPERIENCIA FLUJO INTERNO I

Para hallar la velocidad media que se emplea en la fórmula anterior hacemos uso de la siguiente relación:

V

2



4Q D 2

Perdidas secundarias

En el caso de las pérdidas secundarias se usó la siguientes relaciones matemáticas:

h  K

V2 2g

Además para hacer la gráfica de f vs Re, se hace uso de la relación para la longitud equivalente.

RESULTADOS Y CURVAS: CONDICIONES ATMOSFERICAS Presión (mm Hg): 760.25 TBS (°F) 64 TBH (°F) 62 Viscosidad Cinemática 0,01109 (cm2/s) Temperatura del agua (°C): 16

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Página 25

EXPERIENCIA FLUJO INTERNO I TUBERIA 1 L (m) 3.57

D (pulg) 0.5

Hf (cm Hg)

Hf (cm H2O)

Volumen

25

340 272 204 136 68

20 15 10 5

(L)

Tiempo (s)

Caudal (cm3/s)

Velocidad (cm/s)

10

24

416.6666667

328.9201044

5

12.6

396.8253968

313.2572423

10

31.2

320.5128205

253.0154649

5

20

250

197.3520626

5

30.2

165.5629139

130.6967302

Se realizará el procedimiento para uno de los valores y se mencionará en su momento si para otros puntos se sigue de la misma manera.

Q

Volumen Área Tanque * Altura 10 * 10 3 cm 3    416.6667 Tiempo Tiempo 24 s

V

Q 4Q   416.6667 cm   328.92 2 A  D  *  0.5   s

Hf Hg γ Hg=Hf H 2 O γ H 2 O → Hf H 2 O=

Hf Hg γ Hg 25∗13 .6 = γ H 2O 1

Hf H 2O =3 40 cm

Re (adimensional ) 37667 35873 28975 22600 14967

f 0.0219 0.0193 0.0222 0.0244 0.0278

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Página 26

EXPERIENCIA FLUJO INTERNO I

Calculo de Reynolds:

Re 

Vm Dh VD 328.92  0.5 * 2.54   37667   0,01109

Hf 

f L V2 2Dg

Sabiendo que: Despejando “f “y reemplazando: f

Hf(2Dg) L V2

f = 0.0219 Grafica de f vs Re (tubería 1) 0.03 f(x) = 0x^2 - 0x + 0.04

0.03 0.02 0.02 0.01 0.01 0 10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

Para las tuberías (2,3 y 4) se procede con los mismos cálculos descritos anteriormente. TUBERIA 2 L (m)

D (pulg)

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Página 27

EXPERIENCIA FLUJO INTERNO I 3.57

0.75

Hf (cm Hg)

Hf (cm H2O)

Volumen (L)

Tiempo (s)

Caudal (cm3/s)

Velocidad (cm/s)

25

340 272 204 136 68

5

4.7

1063.829787

373.2426717

5

4.8

1041.666667

365.4667827

5

5.6

892.8571429

313.2572423

10

13.5

740.7407407

259.8874899

5

10.8

462.962963

162.4296812

20 15 10 5

Re (adimensional ) 64114 62779 53810 44643 27902

f 0.0256 0.0213 0.0218 0.0211 0.027

Grafica de f vs Re (tubería 2)

0.03 0.03

f(x) = 0x^2 - 0x + 0.05

0.02 0.02 0.01 0.01 0 25000 30000 35000 40000 45000 50000 55000 60000 65000 70000

Hf

TUBERIA 3 L (m) 3.57 Hf

D (pulg) 1 Volumen

Tiempo (s)

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Página 28

Caudal

Velocidad

EXPERIENCIA FLUJO INTERNO I (cm Hg)

(cm H2O)

(L)

12.5

170 81.6 54.4 27.2 13.6

10

6 4 2 1

(cm3/s)

(cm/s)

5.96

1677.852349

331.1276219

10

8.1

1234.567901

243.6445218

10

10.5

952.3809524

187.9543454

10

17.5

571.4285714

112.7726072

5

14

357.1428571

70.48287952

Re (adimensional ) 75840 55803 43048 25829 16143

f 0.0216 0.0192 0.0215 0.0299 0.0382

Grafica de f vs Re (tubería 3)

0.05 0.04 f(x) = 0x^2 - 0x + 0.06

0.04 0.03 0.03 0.02 0.02 0.01 0.01 0 10000

20000

TUBERIA 4 L (m) 3.57

30000

40000

50000

D (pulg) 1.25

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60000

70000

80000

EXPERIENCIA FLUJO INTERNO I Hf (cm Hg)

Hf (cm H2O)

25

Volumen

340 272 204 136 68

20 15 10 5

Tiempo (s)

Caudal (cm3/s)

Velocidad (cm/s)

4.8

1041.666667

131.5680418

5

4.9

1020.408163

128.8829797

5

5.81

860.5851979

108.6964889

5

7.4

675.6756757

85.34143249

5

10.8

462.962963

58.47468523

(L) 5

Re (adimensional ) 37667 36898 31119 24433 16741

f 0.3427 0.2857 0.3013 0.3258 0.347

Grafica de f vs Re (tubería 4)

0.4 0.35

f(x) = 0x^2 - 0x + 0.51

0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 15000

20000

25000

30000

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35000

40000

EXPERIENCIA FLUJO INTERNO I Para el caso del accesorio CURVA se procede el cálculo de caudal y velocidad idénticamente: CODO LARGO D (pulg) 1.25 Hf (cm H2O)

Volumen (L)

13 10 5 2 1

10 10 10 10 10

Tiempo (s)

Caudal (cm3/s)

Velocidad (cm/s)

5.2 6.6 8.2 15 32.2

1923.076923 1515.151515 1219.512195 666.6666667 310.5590062

242.8948463 191.3716971 154.0308782 84.20354673 39.22525469

EL cálculo de Reynolds es como el ejemplo de cálculo. Para hallar K se procede de la siguiente manera:

Hf 

KV2 2g

Se sabe que: Despejando K y reemplazando se tiene: K

Hf(2g) 13 * 0.01 * (2 * 9.81)   0.4323 V2 ( 242.89 * 0.01) 2

K = 0.4323 Re (adimensional ) 69539 54789 44098 24107 11230

K 0.4323 0.5357 0.4135 0.5534 1.2752

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EXPERIENCIA FLUJO INTERNO I

CODO CORTO D (pulg) 1.25 Hf (cm H2O)

Volumen

25 10 5 2 1

10 10 5 5 5

(L)

Tiempo (s)

Caudal (cm3/s)

Velocidad (cm/s)

6.3 9.8 6.8 12 18.7

1587.301587 1020.408163 735.2941176 416.6666667 267.3796791

200.4846 128.883 92.87156 52.62722 33.77148

Re (adimensional ) 57398 36898 26589 15067 9668.6

K 1.2203 1.1812 1.1374 1.4168 1.7203

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EXPERIENCIA FLUJO INTERNO I

CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES PERDIDAS SECUNDARIAS

CODOS

1. Observamos que cuando colocamos el manómetro en U en la entrada y salida del codo para caudales muy pequeños no había diferencia de presiones debido a que las válvulas pequeñas de conexión estaban deterioradas. 2. Concluimos que las pérdidas en los codos; es decir el K debería salir un valor alto, pero como en el momento de la medida los orificios estaban obstruidos

la medida del K para el codo salió

pequeña. 3. Las pérdidas en el codo largo son ligeramente mayores que en el codo corto, esto es como consecuencia de que no siempre un codo largo va a tener menos pérdidas que un codo corto, ( trabajando ambos al mismo régimen) ya que como se sabe un codo corto presenta mayor oposición al paso del fluido.

PERDIDAS PRIMARIAS

1. De los cálculos obtenidos observamos que el f en la tubería de 1 1 / 4 es mayor que el f en la tubería de 1.

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EXPERIENCIA FLUJO INTERNO I APÉNDICE Instrumentos de medición de caudales modernos:

LIQUID CONTROLS

Flujómetros Másicos Coriolis APLICACIONES ESPECIALES EN ALTOS FLUJOS Y BAJA CAIDA DE PRESION REQUERIDA. MEDICION EN BASE A MASA Y NO A VOLUMEN. IDEAL PARA BALANCES DE MASA EN PROCESOS DE PRODUCCION. MELAZA, ACEITES DE ALTA VISCOSIDAD. DIFERENTES DIAMETROS DE INSTALACION

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EXPERIENCIA FLUJO INTERNO I

Liquid Controls LLC

Flujómetros tipo Turbina Confiabilidad y Durabilidad Uno de los más eficientes para grandes tuberías hasta 2000 GPM Mantenimiento Económico Unicos con sistema de protección de cerámica para los rodamientos, que contrarresta los efectos de sobrevelocidad. Puede soportar condiciones extremas de flujo, haciendo el flujómetro ideal en industrias donde se requiere de servicios continuos y mínimo mantenimiento. Los elementos claves en su diseño son el endurecimiento de los álabes, rotor de thermoplástico y sistema de rodamientos de cerámica.

Aplicaciones Tratamiento y Acondicionamiento de Agua HVAC Agua de Proceso Fluídos de Baja Viscosidad como líquidos ácidos Combustibles y Solventes

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EXPERIENCIA FLUJO INTERNO I SOR INC.

Flujómetros por Presión Diferencial Por el momento solo disponemos del transmisor de presion diferencial que pude ser adaptado al sensor por obstrucción, sea placa orificio, o venturi. El instrumento puede hacer linearizacion, sacar raiz cuadrada, y transmitir señal de 4-20 mA

Aplicaciones Control de Flujo e Inventario, Ideal para gases y vapor en procesos químicos, Plantas de Generación Eléctricas, Tratamiento de Aguas.

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EXPERIENCIA FLUJO INTERNO I

BIBLIOGRAFÍA 1. Guía del laboratorio de ingeniería mecácica 2. Irving H. SHAMES,“Mecánica de fluidos”, McGRAW-HILL INTERAMERICANA S.A. 3. Streeter,V.L.,”Fluid Dynamics”, McGRAW-HILL BOOK COMPANY, Inc., New York, 1961. 4. Algunas páginas en internet: http://www.medicionycontrol.com.co http://www.chilnet.cl/rubros http://www.alanper.com http://www.mainco.com.gt http://www.cepri.cl/pehuen

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