flujo de tuberias-labo 2
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PRDIDA DE CARGA EN ELEMENTOS DE SISTEMAS DE TUBERAS
PRDIDA DE CARGA ENELEMENTOS DE SISTEMAS DE
TUBERASPRCTICA DE LABORATORIO N 2
CURSO:LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS I
CDIGO DE CURSO:PI-135
SECCIN
2013-I
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SECCIN
PRDIDA DE CARGA EN ELEMENTOS DE SISTEMAS DE TUBERAS
NDICE
1. Objetivos.. 1
2. Fundamento Terico .. 1
3. Datos ..... 4
3.1. Datos bibliogrficos.4
3.2. Datos experimentales.5
4. Clculos y Resultados .... 6
4 1 Cl l d l did i i 6
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PRDIDA DE CARGA EN ELEMENTOS DE SISTEMAS DE TUBERAS
PRDIDA DE CARGA EN ELEMENTOS DE SISTEMAS DE
TUBERASOBJETIVOS GENERALES
Determinar las prdidas de carga a travs de diferentes materiales y diferentes accesoriosen una red de tuberas.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
Comparar las prdidas de carga en tuberas de PVC, acero galvanizado y acero inoxidable.
Comparar valores tericos y experimentales de las prdidas de carga.
Establecer correctamente las mediciones para hallar las prdidas de carga.
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PRDIDA DE CARGA EN ELEMENTOS DE SISTEMAS DE TUBERAS
3.- Datos.-
3.1 Datos bibliogrficos:
ElementosDensidad (kg/m3)
(T=28C)Viscosidad dinmica (N.m/s)
(T=28C)
Agua 996.233 7.808x10-4
Mercurio 13550.000
Tetracloruro decarbono
1590.000
Tabla 1.- Densidad y viscosidad dinmica del agua, mercurio y tetracloruro de carbono a 28C
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PRDIDA DE CARGA EN ELEMENTOS DE SISTEMAS DE TUBERAS
(8 codos) 20 1,2E+01 1,2E+01 1,2E+01 1,2E+01 3,4E-04 2,8E+00
25 9,6E+00 9,6E+00 9,6E+00 9,6E+00 4,2E-04 5,9E+00
30 7,9E+00 7,9E+00 8,0E+00 7,9E+00 5,0E-04 6,3E+00
35 6,5E+00 6,5E+00 6,5E+00 6,5E+00 6,2E-04 8,4E+00
40 1,5E+01 1,5E+01 1,5E+01 1,5E+01 6,7E-04 1,1E+01
45 1,3E+01 1,3E+01 1,3E+01 1,3E+01 7,7E-04 1,3E+01
CCl4 Tubera Acero 1 2,5E-02 1,954
15 8,0E+00 8,0E+00 7,9E+00 8,0E+00 2,5E-04 3,9E+00
20 1,2E+01 1,2E+01 1,2E+01 1,2E+01 3,4E-04 6,6E+00
25 9,6E+00 9,6E+00 9,6E+00 9,6E+00 4,2E-04 9,3E+00
30 7,9E+00 7,9E+00 8,0E+00 7,9E+00 5,0E-04 1,3E+01
35 6,5E+00 6,5E+00 6,5E+00 6,5E+00 6,2E-04 1,8E+01
40 1,5E+01 1,5E+01 1,5E+01 1,5E+01 6,7E-04 2,0E+01
45 1,3E+01 1,3E+01 1,3E+01 1,3E+01 7,7E-04 2,8E+01
HgVlvulaGlobo
Bronce 1 2,5E-02
15 7,8E+00 7,8E+00 7,8E+00 7,8E+00 2,6E-04 9,0E-01
20 8,8E+00 8,8E+00 8,8E+00 8,8E+00 3,4E-04 1,9E+00
25 9,5E+00 9,5E+00 9,5E+00 9,5E+00 4,2E-04 2,8E+0030 2,0E+01 2,0E+01 2,0E+01 2,0E+01 5,1E-04 4,1E+00
35 1,7E+01 1,7E+01 1,7E+01 1,7E+01 6,0E-04 5,8E+00
40 1,4E+01 1,5E+01 1,4E+01 1,5E+01 6,9E-04 7,6E+00
45 1,3E+01 1,3E+01 1,3E+01 1,3E+01 7,6E-04 9,4E+00
50 1,2E+01 1,2E+01 1,2E+01 1,2E+01 8,4E-04 1,2E+01
20 8 8E 00 8 8E 00 8 7E 00 8 8E 00 3 4E 04 2 3E 00
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PRDIDA DE CARGA EN ELEMENTOS DE SISTEMAS DE TUBERAS
CCl4 Tubera FG 1 2,5E-02 1,953
15 8,0E+00 8,0E+00 7,9E+00 7,9E+00 2,5E-04 4,5E+00
20 9,1E+00 9,1E+00 9,0E+00 9,1E+00 3,3E-04 9,8E+00
25 9,5E+00 9,6E+00 9,6E+00 9,6E+00 4,2E-04 1,2E+01
30 1,0E+01 1,0E+01 1,0E+01 1,0E+01 5,0E-04 1,7E+01
35 8,4E+00 8,4E+00 8,5E+00 8,4E+00 5,9E-04 2,3E+01
40 1,5E+01 1,5E+01 1,5E+01 1,5E+01 6,8E-04 2,9E+01
45 1,3E+01 1,3E+01 1,3E+01 1,3E+01 7,8E-04
50 1,2E+01 1,2E+01 1,2E+01 1,2E+01 8,6E-04
HgCodos
(6 codos)FG 1 3,8E-02
20 8,8E+00 8,8E+00 8,7E+00 8,8E+00 3,4E-04 2,0E-01
25 7,1E+00 7,2E+00 7,1E+00 7,1E+00 4,2E-04 3,0E-01
30 5,8E+00 5,8E+00 5,8E+00 5,8E+00 5,2E-04 4,0E-01
35 5,1E+00 5,1E+00 5,1E+00 5,1E+00 5,9E-04 4,0E-01
40 6,0E+00 6,0E+00 6,0E+00 6,0E+00 6,7E-04 5,0E-01
45 5,3E+00 5,3E+00 5,3E+00 5,3E+00 7,6E-04 7,0E-01
50 1,2E+01 1,2E+01 1,2E+01 1,2E+01 8,6E-04 9,0E-01
R d t
15 1,2E+01 1,2E+01 1,2E+01 1,2E+01 2,5E-04 3,0E+00
20 8,9E+00 8,9E+00 8,9E+00 8,9E+00 3,4E-04 5,5E+00
25 7,1E+00 7,2E+00 7,2E+00 7,2E+00 4,2E-04 8,4E+00
30 6,1E+00 6,1E+00 6,1E+00 6,1E+00 4,9E-04 1,2E+01
35 5,1E+00 5,1E+00 5,1E+00 5,1E+00 5,9E-04 1,6E+01
40 1,5E+01 1,5E+01 1,5E+01 1,5E+01 6,7E-04 2,2E+01
45 1 3E 01 1 3E 01 1 3E 01 1 3E 01 7 7E 04 2 8E 01
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PRDIDA DE CARGA EN ELEMENTOS DE SISTEMAS DE TUBERAS
50 1,2E+01 1,2E+01 1,2E+01 1,2E+01 8,4E-04 8,0E+00
HgVlvula de
globoBronce 1 1/2 2,5E-02
15 8,0E+00 8,0E+00 7,9E+00 7,9E+00 2,5E-04 2,0E-01
20 9,1E+00 9,1E+00 9,0E+00 9,1E+00 3,3E-04 6,0E-01
25 9,5E+00 9,6E+00 9,6E+00 9,6E+00 4,2E-04 9,0E-01
30 1,0E+01 1,0E+01 1,0E+01 1,0E+01 5,0E-04 1,4E+00
35 8,4E+00 8,4E+00 8,5E+00 8,4E+00 5,9E-04 1,9E+00
40 1,5E+01 1,5E+01 1,5E+01 1,5E+01 6,8E-04 2,5E+00
45 1,3E+01 1,3E+01 1,3E+01 1,3E+01 7,8E-04 3,3E+00
50 1,2E+01 1,2E+01 1,2E+01 1,2E+01 8,6E-04 4,1E+00
4.- Clculos y resultados.-
Datos:
PRDIDA PRIMARIA:
TipoManmetro
Descripcin del tramo usado Rotmetro Contmetroh
Tramo / Accesorio MaterialD L Qref t Q
(pulg) (m) (m) (LPM) (seg) (m3/seg) (m)
15 7,97 2,51E-04 3,90E-02
20 11,66 3,43E-04 6,60E-02
25 9 59 4 17E 04 9 30E 02
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PRDIDA DE CARGA EN ELEMENTOS DE SISTEMAS DE TUBERAS
35 8,45 5,92E-04 1,00E-02
40 7,28 6,87E-04 1,20E-02
45 6,84 7,31E-04 1,80E-02
50 6,11 8,19E-04 2,00E-02
Hallando la cada de presin experimental:
Ahora hallamos las prdidas de carga experimental:
Con la ecuacin de Darcy hallamos el coeficiente de friccin experimental:
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PRDIDA DE CARGA EN ELEMENTOS DE SISTEMAS DE TUBERAS
EXPERIMENTAL:
Material dela tubera
Q (m3/s) L (m) h(m) D (m) Re (Rugosidad - m)
Pexp(Pa)
hfp (exp) f (exp)
Acero
2,51E-04
1,953
0,0390
254E-4
1,61E+04
5,00E-05
227,17 2,32E-02 2,42E-02
3,43E-04 0,0660 2,19E+04 384,44 3,93E-02 2,19E-02
4,17E-04 0,0930 2,67E+04 541,71 5,54E-02 2,09E-02
5,04E-04 0,1300 3,22E+04 757,23 7,75E-02 2,00E-02
6,16E-04 0,1760 3,94E+04 1025,17 1,05E-01 1,81E-02
6 66E 04 0 1990 4 26E 04 1159 15 1 19E 01 1 75E 02
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PRDIDA DE CARGA EN ELEMENTOS DE SISTEMAS DE TUBERAS
4,21E-04 0,005 1,79E+04 29,12 2,98E-03 1,82E-02
5,03E-04 0,007 2,15E+04 40,77 4,17E-03 1,78E-025,92E-04 0,01 2,52E+04 58,25 5,96E-03 1,84E-02
6,87E-04 0,012 2,93E+04 69,90 7,15E-03 1,64E-02
7,31E-04 0,018 3,12E+04 104,85 1,07E-02 2,18E-02
8,19E-04 0,02 3,49E+04 116,50 1,19E-02 1,93E-02
TERICA:
Material dela tubera Q (m3/s) L (m) h D (m) Re
rugosidad(m)
f (terica) hfp(terica)
Pteo(Pa)
Acero
2,51E-04
1,953
0,0390
0,0254
1,61E+04
5,00E-05
3,08E-02 2,96E-02 289,56
3,43E-04 0,0660 2,19E+04 2,93E-02 5,26E-02 514,08
4,17E-04 0,0930 2,67E+04 2,84E-02 7,54E-02 737,03
5,04E-04 0,1300 3,22E+04 2,77E-02 1,07E-01 1047,80
6,16E-04 0,1760 3,94E+04 2,71E-02 1,57E-01 1533,04
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PRDIDA DE CARGA EN ELEMENTOS DE SISTEMAS DE TUBERAS
4,21E-04 0,005 1,79E+04 3,62E-02 5,92E-03 57,87
5,03E-04 0,007 2,15E+04 3,56E-02 8,32E-03 81,305,92E-04 0,01 2,52E+04 3,51E-02 1,14E-02 110,96
6,87E-04 0,012 2,93E+04 3,47E-02 1,51E-02 147,99
7,31E-04 0,018 3,12E+04 3,46E-02 1,70E-02 166,61
8,19E-04 0,02 3,49E+04 3,44E-02 2,13E-02 207,77
Clculo de los porcentajes:
Material de la tubera Pexp (Pa) Pteo(Pa) %Error (dP) %Error (hfp)
Acero
227,17 289,56 21,5% 21,5%384,44 514,08 25,2% 25,2%
541,71 737,03 26,5% 26,5%
757,23 1047,80 27,7% 27,7%
1025,17 1533,04 33,1% 33,1%
1159,15 1775,91 34,7% 34,7%
1630,96 2335,23 30,2% 30,2%
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PRDIDA DE CARGA EN ELEMENTOS DE SISTEMAS DE TUBERAS
116,50 207,77 43,9% 43,9%
GRFICOS:
Los siguientes dos grficos muestran las cadas de presin en tubera recta (tanto terico
como experimental)
0.00
500.00
1000.00
1500.00
2000.00
2500.00
3000.00
0.00E+00 1.00E+04 2.00E+04 3.00E+04 4.00E+04 5.00E+04 6.00E+04
P
(Pa)
Numero de Reynods
P terico vs Re
ACERO
PVCFG 1pulg
FG 1,5 pulg
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PRDIDA DE CARGA EN ELEMENTOS DE SISTEMAS DE TUBERAS
Mediante los siguientes grficos se intenta comparar los valores obtenidos para el factor de
Darcy (experimental) en el laboratorio y los obtenidos por la ecuacin de Colebrook (terico).
5.00E-03
1.00E-02
1.50E-02
2.00E-02
2.50E-02
3.00E-02
3.50E-02
Coeficiented
e
friccion(
f)
f vs Re (Acero, D=0.0254m, L=1.95m)
Experimental
Teorico
-
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PRDIDA DE CARGA EN ELEMENTOS DE SISTEMAS DE TUBERAS
0.E+00
5.E-03
1.E-02
2.E-02
2.E-02
3.E-02
3.E-02
4.E-02
0.E+00 1.E+04 2.E+04 3.E+04 4.E+04 5.E+04 6.E+04
Coeficient
edefriccion
(f)
Numero de Reynolds
f vs Re (PVC, D=0.0254, L=1.95m)
fexperimental
f teor
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PRDIDA DE CARGA EN ELEMENTOS DE SISTEMAS DE TUBERAS
0.E+00
5.E-03
1.E-02
2.E-02
2.E-02
3.E-02
3.E-02
4.E-02
4.E-02
0.E+00 5.E+03 1.E+04 2.E+04 2.E+04 3.E+04 3.E+04 4.E+04 4.E+04
Coeficiented
efriccion
(f)
Numero de Reynolds
f vs Re (FG, D=0.0381, L=0.88m)
fexperimental
f teorica
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PRDIDA DE CARGA EN ELEMENTOS DE SISTEMAS DE TUBERAS
4.18E-04 1.36E+04 0.03 3.50E-02 1.26E-01 5.90E-02
5.03E-04 1.63E+04 0.04 3.73E-02 9.29E-02 6.30E-02
6.16E-04 2.00E+04 0.05 4.98E-02 8.27E-02 8.40E-02
6.66E-04 2.16E+04 0.06 6.28E-02 8.93E-02 1.06E-01
7.69E-04 2.50E+04 0.08 7.88E-02 8.39E-02 1.33E-01
Hg Bronce Vlvula Globo 1
2.57E-04
0.0254
8.35E+03 0.01 5.33E-03 4.06E-01 9.00E-03
3.41E-04 1.11E+04 0.01 1.13E-02 4.88E-01 1.90E-02
4.20E-04 1.36E+04 0.02 1.66E-02 4.74E-01 2.80E-02
5.08E-04 1.65E+04 0.02 2.43E-02 4.74E-01 4.10E-02
5.97E-04 1.94E+04 0.03 3.44E-02 4.86E-01 5.80E-02
6.89E-04 2.24E+04 0.05 4.50E-02 4.78E-01 7.60E-02
7.62E-04 2.47E+04 0.06 5.57E-02 4.84E-01 9.40E-02
8.42E-04 2.74E+04 0.07 6.93E-02 4.92E-01 1.17E-01
Hg PVC Vlvula Bola 1
3.43E-04
0.0254
1.12E+04 0.01 1.36E-02 5.83E-01 2.30E-02
4.21E-04 1.37E+04 0.02 2.07E-02 5.90E-01 3.50E-02
5.14E-04 1.67E+04 0.03 2.96E-02 5.66E-01 5.00E-02
5.88E-04 1.91E+04 0.04 3.85E-02 5.61E-01 6.50E-02
6.67E-04 2.17E+04 0.05 5.04E-02 5.71E-01 8.50E-02
7.56E-04 2.46E+04 0.06 6.28E-02 5.53E-01 1.06E-01
8.58E-04 2.79E+04 0.08 7.82E-02 5.35E-01 1.32E-01
5.08E-04 1.65E+04 0.00 2.96E-03 1.45E-02 5.00E-03
4.30E-04 1.40E+04 0.01 5.93E-03 4.03E-02 1.00E-02
5.08E-04 1.65E+04 0.01 8.89E-03 4.33E-02 1.50E-02
-
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PRDIDA DE CARGA EN ELEMENTOS DE SISTEMAS DE TUBERAS
PARA 8 CODOS DE PVC:
Del balance de energa:
Condiciones:
- Donde - Donde al no variar el rea de la tubera se considera velocidades iguales
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PRDIDA DE CARGA EN ELEMENTOS DE SISTEMAS DE TUBERAS
Hallando los porcentajes de error:
K experimental promedio 1,98663
K terica 1,2
% error 65,5526
PARA 2 CODOS DE ACERO: ( falta completarrr resultadoas maloss)
DISCUSIONES DE RESULTADOS:
Perdidas primarias:
De la grafica 1 y 2 se ve que para un mismo valor de Reynolds, dimetro y longitud la
cada de presin depende del material en nuestro caso el hierro galvanizado es el
que presenta mayor cada de presin .
Para un mismo material pero con diferente dimetro la cada de presin es mayorpara el de menor dimetro. Esto se debe a que al contar con un menor dimetro
existir una mayor friccin por la tubera que genera que la cada de presin sea
mayor.
De los resultados obtenidos se tiene que el fierro galvanizado, causa mayor cada depresin, esto se debe a que presenta mayor rugosidad en comparacin con el acero yel PVC.
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Kkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkk no poner en conclusiones falta
revisar.
A medida que aumenta la velocidad del fluido, aumenta el nmero de Reynolds y a su
vez disminuye el factor de friccin f.
Los Km para los codos de acero galvanizado y PVC son bajas ya que estos codos
poseen un perfil aerodinmico al paso del fluido que disminuye la fuerza centrfuga que
causa un mayor Km.
La Expansin y Contraccin de una tubera generan perdida de carga, ya que
esto se debe a una expansin o contraccin sbita de la seccin transversal.
Las prdidas por expansin y contraccin se pueden eliminar reduciendo o
aumentando en forma gradual la seccin transversal, en vez de hacerlo
sbitamente.
Las vlvulas y accesorios alteran las lneas normales de flujo y dan lugar a
f i i
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Las prdidas primarias halladas en los codos, sobretodo en el del hierro galvanizado de 1
son despreciables con respecto a las perdidas secundarias.
Vemos que los K de cada vlvula o codo depende mucho de las caractersticas del material de la
tubera. Primero, el material (especficamente la rugosidad) influye en el f (factor de friccin) y
este a su vez de manera directa en el clculo de h (perdida de carga ) y finalmente este ltimo
en el K del componente.
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LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS I Pgina 21
Leyenda:
T
codo
Valv. compuerta
Valv. globo
Valv. bola
placa orificio
Ventury
union universal
expansor/reductor
fierro galvanizado
pvc
acero inoxidable
medidor volumetrico
union roscada
tramo g
tramo c
tramo k tramo h
tramo j
tramo b
tramo d
tramo a
tramo e
tramo f
P2 man P3 man
P1 man
manometro
Diagrama 2