Informe de Perdida de Cargas Por Accesorios

Universidad San Pedro - Cajamarca Facultad de Ingeniería Civil Mecánica de fluidos II

“AÑO DEL BUEN TRATO AL CIUDADANO” UNIVERSIDAD SAN PEDRO FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

ALUMNOS:

BUENO ALEGRIA, JOSE ARTURO LIMAY LUNACO, LUZ KARINA RUIZ VALLEJO, ROSA

DOCENTE:

RUIZ CACHI, JEFFRERSON

CURSO: TRABAJO: FECHA:

MECANICA DE FLUIDOS II PERDIDA DE CARGAS EN TUBERIAS Y ACCESORIOS Cajamarca 15, de mayo 2017

CAJAMARCA – PERÚ 2017

Perdida de Cargas en Tuberías y accesorios

Universidad San Pedro - Cajamarca Facultad de Ingeniería Civil Mecánica de fluidos II

PERDIDA DE CARGA EN TUBERÍAS y accesorios OBJETIVOS

 Estudiar en forma sistemática las pérdidas de carga lineal en conductos Circulares, obteniendo una gama de curvas que relacionan los coeficientes de Pérdidas de carga "f" en función del número de Reynolds.  Estudiar las pérdidas de cargas debido a los accesorios (singularidades) que se instalan en un tramo de la tubería.

RESUMEN Podemos decir que la mejor manera de comprobar de cuan aproximado esta una teoría, es haciendo ensayos en los laboratorios, el cual, nos servirá para comprobar lo que obtenemos en el laboratorio con lo que esperamos obtener por lo calculado con la teoría. Analizando los datos del laboratorio, observaremos el efecto que causan las pérdidas de energía tanto por fricción como por accesorios o cambios instantáneos en la tubería. Las conclusiones que podemos sacar de estos tipos de ensayos van a ser provechosas en nuestra vida profesional, cuando nos encontremos con obras que requieren de dicha experiencia o conocimiento.

Perdida de Cargas en Tuberías y accesorios

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INTRODUCCIÓN

En el presente informe, se presenta el análisis de los resultados que se obtendrán trabajando con el experimento que tenemos, con el cual tendremos una idea más clara del comportamiento de los fluidos en las tuberías. En estructuras largas, la perdida por fricción es muy importante, por lo que es un objeto de constante estudio teórico experimental para obtener resultados técnicos aplicables. Es muy importante la diversidad actual de sistemas de transporte de fluidos se componen de tuberías y conductos tienen una extensa aplicación como ser las plantas químicas y refinerías parecen un laberinto en tuberías, lo mismo que pasa con las plantas de producción de energía que contienen múltiples tuberías y conductos para transportar los fluidos que intervienen en los procesos de conversión de energía. Los sistemas de suministro de agua a las ciudades y de saneamiento consisten en muchos kilómetros de tubería. Muchas maquinas están controladas por sistemas hidráulicos donde el fluido de control se transporta en mangueras o tubos. Para realizar el estudio se deberá tomar en cuenta la diferenciación entre los flujos laminares y los turbulentos para los cual recurriremos al número de Reynolds, a medida que el fluido fluye por un conducto u otro dispositivo, ocurren perdidas de energía debido a la fricción, tales energías traen como resultado una disminución de la presión entre dos puntos del sistema de flujo, es ahí donde parten los cálculos del laboratorio ya que a partir de la diferencia de presión obtenida en el inicio y final de la tubería es que obtendremos el factor de fricción de la tubería. La importancia de esta radica en que es muy necesario tomar en cuenta las pérdidas de energía por la fricción que se produce entre las paredes de las tuberías o de los diferentes accesorios que conforman determinado equipo, ya que esto se traduce en costos adicionales, y esto debe ser tomado en cuenta, ya que forma una parte esencial de la labor que cada uno de nosotros tendrá como futuros ingenieros de procesos, ya que la fricción ocasionada en la tubería puede dar como resultado daños en la misma, esto sucede por el flujo del fluido; cuando trae en su masa sedimentos que aparte de dañar todo un sistema de tubería de cualquier empresa por efectos de corrosión podría dañar equipos e instrumentos.

Perdida de Cargas en Tuberías y accesorios

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MARCO TEÓRICO La pérdida de carga en una tubería es la pérdida de energía del fluido debido a la fricción de las partículas del fluido entre sí (viscosidad) y contra las paredes de la tubería que las contiene (rugosidad). Estas pérdidas llamadas caídas de presión, también se producen por estrechamiento o cambio de dirección del fluido al pasar por un accesorio (válvulas, codos, etc.

EJEMPLO:

Un caño de agua de instalación antigua con baja presión y bajo caudal, se compara con otro de la misma casa. La caída de presión se debe a la rugosidad excesiva de las tuberías debido a las sales y óxidos depositados en la instalación antigua. El bajo caudal se debe a que la rama del caño se encuentra obstruida por los depósitos mencionados. Debido a esto el agua se dirige preferentemente por otras ramas donde la resistencia al flujo es menor.

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Para describir el comportamiento de las pérdidas existen muchas ecuaciones que se trabajan según el fluido a tratar. Una de estas es la de Darcy-Weisbach que es la general para agua líquida y que se estudiará luego con detenimiento. Para ejemplificar que cada fluido tiene un desempeño distinto y que por ende se debe adaptar matemáticamente un modelo distinto, se menciona a la función de Colebrook que describe el comportamiento del petróleo residual Nº 6 que es un fluido pseudo-plástico no-newtoniano que debe ser transportado a temperatura alta porque a la temperatura ambiente es demasiado viscoso1. En adelante se prestará atención solo a la ecuación de Darcy-Weisbach y al diagrama de Moody fundamentado en esta fórmula. Es importante para continuar establecer las siguientes definiciones: Tubería: Conducto cerrado de sección transversal circular de área constante. Ducto: Conducto de sección transversal diferente a la circular. En el presente marco teórico se considerarán solamente los casos en que las tuberías y ductos se encuentran completamente llenos de fluido.

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FUNDAMENTO TEÓRICO En la figura, aplicando la ecuación de Bernoulli entre las secciones 1 y 4 de la tubería, a nivel del eje.

hf1-2 hl Z1 y Z4 P1 /γ y P4/γ V1²/2g y V4²/2g

: : : : :

Pérdida de carga por fricción entre 1 y 2 Pérdida de carga local entre 1 y 4 (producido en el tramo 2-3) Cargas de posición Cargas debido al trabajo de presión. Cargas de velocidad

Como la tubería tiene un diámetro constante en todos los tramos y están instalados horizontalmente, se tienen las velocidades V1 = V2 y las cotas Z1 =Z2, = Z3 = Z4, entonces:

Del equilibrio de fuerzas que generan el movimiento se obtiene la ecuación de Darcy:

Donde: f : Coeficiente de fricción. L : Longitud del tramo considerado D : Magnitud característica D = diámetro Si la tubería es de sección circular V : Velocidad media (v = Q/A) g : Aceleración de la gravedad

Perdida de Cargas en Tuberías y accesorios

Universidad San Pedro - Cajamarca Facultad de Ingeniería Civil Mecánica de fluidos II Además:

Re k k/D ρ μ

: Número de Reynolds : Altura de rugosidad : Rugosidad relativa : Densidad : Viscosidad dinámica

El valor del coeficiente f está definido en función del tipo de flujo y del comportamiento hidráulico de la tubería. I. Flujo Laminar:

II. Flujo Turbulento: En necesario distinguir si el conducto se comporta hidráulicamente liso, rugoso o en transición a) En conductos lisos, para Re ≤ 3 x 105

b) En conductos hidráulicamente rugosos Rugosos, con flujo completamente turbulento, para Re elevados

c) En conductos hidráulicamente en transición

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MATERIALES PARA EL EXPERIMENTO (EQUIPOS) El equipo a usar para este experimento se denomina circuito de perdida de cargas en Tuberías para flujo turbulento. El cual tiene como finalidad el estudio de las pérdidas de carga en cuatro tuberías de diferentes, a través de los cuales escurre el agua preferentemente en flujo turbulento a través de los accesorios.

El equipo está formado por: Accesorios para medir las pérdidas de carga locales que serán experimentadas en la comprobación de las tuberías. Accesorios como codos, llaves, reducciones. Tubería de agua

Los conductos y los accesorios deben ser instalados a presión en la posición adecuada para obtener la línea piezométrica correcta, y las correspondientes pérdidas de carga. Para realizar el experimento medir la temperatura del agua y las distancias entre los tubos.

PROCEDIMIENTO DEL EXPERIMENTO 1. Proceder a la apertura de la llave de desfogue y así circular agua a través de las tuberías del conducto elegido para el experimento. 2. Observar como el flujo pierde la velocidad o presión cuando pasa por los accesorios. 3. Tomar nota de los datos como los caudales.

CONCLUSIONES Perdida de Cargas en Tuberías y accesorios

Universidad San Pedro - Cajamarca Facultad de Ingeniería Civil Mecánica de fluidos II  Siempre va haber perdida de Energía en un fluido, a causa de longitudes significativas de tuberías o ha accesorios o cambios en dimensiones en la tubería.  En toda tubería, a mayor longitud de tubería mayor pérdida de energía  En longitudes cortas en donde esté ubicado un accesorio, la mayor pérdida de energía se deberá a la perdida local a causa del accesorio.

RECOMENDACIONES  Limpiar la tubería o en su defecto realizar una renovación para mejorar la calidad del trabajo y

BIBLIOGRAFÍA Libros -

Arturo Rocha, Hidráulica de tuberías y canales, 1era edición, UNI, Lima, 1998. Robert L. Mott, Mecánica de Fluidos Aplicada, 4ta edición, Prentice Hall Hispanoamericana S.A., México, 1996. Víctor L. Streeter, Mecánica de los fluidos, 4ta edición, McGraw Hill, México, 1972.

Notas de Clase -

Curso: Mecánica de Fluidos II

Perdida de Cargas en Tuberías y accesorios