UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

ESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICA

LABORATORIO DE SISTEMAS DE TRANSPORTE Y APROVECHAMIENTO

DE FLUIDOS

PRÁCTICA N° 8

PÉRDIDA DE CARGA EN TUBERÍA

1. MARCO TEÓRICO

Constante de pérdidas en accesorios y tuberías. Curva característica de una red. Análisis de flujo en tuberías de Darcy-Weisbach. 2. EQUIPO NECESARIO

Banco de caracterización de sistemas de transporte de líquidos. Cinta métrica.

3. PROCEDIMIENTO

NOTA: En todo momento, las bombas deben tener la válvula de succión abierta. 1. Encienda el banco, para esto, active los breakers que se encuentran dentro del tablero de

control en orden de izquierda a derecha según lo indica la figura a continuación. Figura 1. Breakers

Fuente: Laboratorio Mecánica de Fluidos

2. Luego active el switch con la llave que se encuentra en la puerta del tablero. 3. Encienda el PLC así como todos los instrumentos y la fuente de alimentación del tablero de

control.

Figura 2. Pulsadores de encendido

Fuente: Laboratorio Mecánica de Fluidos

4. Verifique que las válvulas de succión y descarga para la Bomba se encuentren abiertas, así

como las válvulas de conexión a los manómetros. 5. Active la línea o líneas a caracterizar, para esto si la línea contiene alguna válvula verifique

que esta se encuentre totalmente abierta.

Figura 3. Línea con válvula.

Fuente: Laboratorio Mecánica de Fluidos

6. Active la medición de la presión con el manómetro diferencial, como lo indica la figura a

continuación active la válvula que corresponde a la línea a caracterizar así como las válvulas de conexión al manómetro diferencial.

Switch a activar.

Paso 3

Figura 4. Válvula de Activación/Desactivación de medición de presión diferencial en cada línea.

Fuente: Laboratorio Mecánica de Fluidos

7. Varíe el flujo de 5 en 5 LPM desde máximo a mínimo a través de la válvula de compuerta que

se encuentra en la descarga. Verifique esta lectura con ayuda del sistema de monitoreo, teniendo en cuenta una velocidad de respuesta de 1 minuto aproximadamente del mismo.

Figura 5. Válvula de reglaación.

Fuente: Laboratorio Mecánica de Fluidos

8. Cuando se llega al caudal 0 LPM se ha finalizdo la toma de datos de la tubería estudiada. 9. Para el análisis de de otras líneas comience en el paso 6 activando las líneas a estudiar y luego

desactivando las líneas ya estudiadas, teniendo en cuenta el tiempo de respuesta del sistema.

10. Al finalizar, desactive todas las líneas excepto la número 1, apague la moto-bomba y el sistema de control del banco.

4. CÁLCULOS

Número de Reynolds

𝑵° 𝐑𝐞𝐲𝐧𝐨𝐥𝐝𝐬 = 𝐑𝐞 =𝟒𝑸

𝝅∅𝒗

Donde: 𝑸 ≡ Caudal impulsado [m3/s] ∅ ≡ Diámetro interior de la tubería [m] 𝒗 ≡ Viscosidad cinemática del fluido [ms/s] Análisis de flujo en tuberías de Darcy-Weisbach

𝟏

√𝒇= −𝟐 · 𝑳𝒐𝒈𝟏𝟎 (

𝜺∅

𝟑, 𝟕+

𝟓, 𝟏𝟐𝟖𝟔

𝑹𝒆𝟎,𝟖𝟗)

𝑯𝒇 = 𝒇 ·𝟖𝑳𝑸𝟐

𝝅𝟐𝒈∅𝟓

Donde: 𝒇 ≡ Factor de Darcy-Weisbach. 𝜺 ≡ Rugosidad del material de la tubería [m]. 𝑳 ≡ Logitud de la tubería [m]. 𝑸 ≡ Caudal impulsado [m3/s]. ∅ ≡ Diámetro interior de la tubería [m]. 5. ANÁLISIS DE RESULTADOS

1. Elabore una curva de la forma ∆𝑃 = 𝐾 · 𝑄2 a partir de los datos obtenidos en las tablas. 2. Complete las tablas haciendo uso de la teoría de pérdidas de flujo en tuberías presente en la

bibliografía. 3. Compare las gráficas obtenidas experimentalmente y las teóricas elaboradas por usted.

¿Aqué se deben las diferencias? 4. Explique. ¿Qué comportamiento muestra la caída de presión al incrementar el cuadrado de la

velocidad del fluido en la tubería?¿Se ajusta este comportamiento a un modelo lineal?¿Pasa la recta por el origen?¿Era esto previsible desde el punto de vista teórico?

5. Explique y argumente haciendo uso de la teória ¿De qué manera afecta la disposición de válvulas y accesorios a una línea de tubería?

6. ¿Qué sucede si cambiamos el motor de las moto-bombas por uno de 5 [HP]? 7. Describa gráficamente la variación de la constante de pérdidas K en función de las

restricciones en el sistema, cuando se incrementan las pérdidas. ¿K es mayor o menor? 8. (Condicionado) Según el comportamiento observado en el paralelo estudiado, ¿Qué cree

usted que le suederia al paralelo sí se le adiciona una tercera línea, menteniendo constantes la presión manométrica a la entrada del paralelo y el caudal? Justifique.

9. (Condicionado) Según el comportamiento observado en el paralelo estudiado, ¿Qué cree usted debe suceder al paralelo sí se le adicionan varias líneas más, y deseo mantener constante el diferencial de presión? Justifique.

10. Enuncie las posibles fuentes de error que usted considere influyen determinantemente en la experiencia realizada, explique ¿Cuál es la influencia de cada una?

6. BIBLIOGRAFIA

[1] STERLING SIHI. Principios Básicos para el Diseño de Instalaciones de Bombas Centrifugas. 7ED.

[2] MATAIX, Claudio. Mecánica de Fluidos y Máquinas Hidráulicas. 2ED. Madrid: Ediciones del

Castillo, 1986.

[3] FOX, Robert W., y McDONALD, Alan T. Introducción a la Mecánica de Fluidos. 2 ED. México:

McGraw-Hill, 1995.

[4] CRANE. Flujo de Fluidos en Válvulas, Accesorios y Tuberías. McGraw-Hill, México, 1999.