“AÑO DE LA PROMOCION DE LA INDUSTRIA RESPONSABLE°

UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUÍS GONZAGA” DE ICA

FACULTAD DE INGENIERIA Y ELECTRICA

TRABAJO DE INVESTIGACION

CAUDAL Y SUS MEDICIONES

INTEGRANTES :

CANALES GOYZUETA FRANCISANCHAYHUA CONDEÑA JULIO

GARCIA MONTES PETER

ICA - PERU2014

CAUDAL:

•Es el volúmen de líquido desplazado por la bomba en una unidad de tiempo.

•Se expresa generalmente en litros por segundo (l/s), metros cúbicos por hora (m³/h), galones por minuto (gpm), etc.

CONCEPTOS BASICOS

MEDIDOR DE CAUDAL

Es un dispositivo que, instalado en una tubería, permite conocer el flujo volumétrico o caudal que está circulando por la misma, parámetro éste de muchísima importancia en aquellos procesos que involucran el transporte de un fluido. La mayoría de los medidores de caudal se basan en un cambio del área de flujo, lo que provoca un cambio de presión que puede relacionarse con el caudal a través de la ecuación de Bernoulli.

Hg

vg

PZnn

2.

2

El Tubo de Pitot mide las presiones dinámicas y con ésta se puede encontrar la velocidad del fluido, hay que anotar que con este equipo se puede verificar la variación de la velocidad del fluido con respecto al radio de la tubería (perfil de velocidad del fluido dentro de la tubería).

FLUJO LAMINAREl régimen laminar se caracteriza por un movimiento ordenado de las partículas de fluido, existiendo unas líneas de corriente y trayectorias bien definidas.

Mrsc. Ing. Luis Miranda Gutierrez

FLUJO TURBULENTO

En el régimen turbulento las partículas presentan un movimiento caótico sin que existan unas líneas de corriente ni trayectorias definidas.

FLUJO PRINCIPAL REMOLINOS FLUJO TURBULENTO

La transición del flujo laminar al turbulento y la complejidad del flujo turbulento cuando el humo de un cigarrillo asciende en aire muy tranquilo. Al principio, sube con un movimiento laminar a lo largo de líneas de corriente, pero al cabo de cierta distancia se hace inestable y se forma un sistema de remolinos entrelazados.

HAY QUE TENER EN CUENTA QUE LA TURBULENCIA NO ES UNA PROPIEDAD DEL FLUIDO, SINO DEL

FLUJO:

Irregularidad Tridimensionalidad Difusividad Disipación Altos números de Reynolds

FLUJO DE TRANSICION

Las transiciones entre los patrones de flujo no ocurren de manera muy clara.

Ellas ocurren en un rango determinado por la geometría, propiedades y parámetros del sistema.

Frecuentemente en estos flujos de transición, la caída de presión y las características de transferencia de calor cambian, lo cual puede ser un factor de importancia para considerar al momento de diseñar un sistema

Flujo de fluidos en tuberías

Tipos de flujo

•Coeficiente de fricción•No. de Reynolds

•Rugosidad relativa•Ec. Darcy

Pérdidas de carga

en accesorios

por fricciónFlujo internoFlujo externo

laminar turbulentoReynolds

Flujo de fluidos

< 2100>

¿caída de presión?

¿diámetro mínimo?

¿Caudal?

Flujo en tuberíasSituaciones de cálculo

tuberías

Datos necesarios para el calculo de una conducción• Longitud Total• Desnivel• Presión deseada en el extremo final• Caudal a conducir• Material de la tubería • Topografía

Presión Estática y Piezometrica• PE: No Existe Circulación• PP o PD: Existe Circulación

Linea piezometrica

Linea de carga estática

j

Hp

Hg

A

B

C

Circulación por gravedad

Donde:• Hg= Altura Geométrica = Diferencia de cotas entre A y B• J=Perdida de Carga ( J= 0 Hasta J=Hg)• A=Suministro de Agua• B=Válvula de regulación de salida• C=Tubería• Hp= Altura Piezometrica

Circulación impulsada

Linea de carga estática

Linea Piezometricaj

Hi

Hman

A

B

A=Equipo de bombeo

B=Deposito

Hi=Altura de impulsión =Hg

J= Perdida de carga

Hman=Altura Manométrica

Circulación por gravedad e impulsión

Hman

Hgj

Hp

HsA

A= Equipo de bombeo

Hg=Altura geométrica

Hman= Altura manométrica

Hs= Altura Hidráulica de servicio o presion de servicio.

Linea piezometrica por gravedad

Linea piezometrica por bombeo

Linea de carga estática

Diseño de la clase del tubo• Las tuberías ha utilizarse en las conducciones deberán estar

dimensionadas en función del caudal a transportar y de la presión que deberán soportar.

• El caudal establecerá el diámetro necesario• Q= AxV donde V= Q/A• Las velocidades permisibles en conducciones cerradas

Vmax=2 m/s.

Mrs

c. In

g. L

uis

Mira

nda

Gut

ierr

ez

Método de trabajo

• Las presiones que actúan en los distintos puntos de la conducción podrán hallarse fácilmente con ayuda del plano de perfil, trazando paralelas a la línea piezometrica o la línea de la carga estática, a unas distancias equivalentes a las alturas que corresponden a la presión de trabajo de la tubería y que por intersección de esta determinara las distintas zonas de presión y en consecuencia , las clases y espesores de cada tubería según el tramo.

Pérdidas de carga

Cuando un fluido fluye por una tubería, u otro dispositivo, tienen lugar pérdidas de energía debido a factores tales como:

la fricción interna en el fluido debido a la viscosidad,

la presencia de accesorios. )(2 21

22

2121 ZZgVVpp

•La fricción en el fluido en movimiento es un componente importante de la pérdida de energía en un conducto. Es proporcional a la energía cinética del flujo y a la relación longitud/diámetro del conducto.

•En la mayor parte de los sistemas de flujo, la pérdida de energía primaria se debe a la fricción de conducto. Los demás tipos de pérdidas son por lo general comparativamente pequeñas, por ello estas pérdidas suelen ser consideradas como “pérdidas menores”. Estas ocurren cuando hay dispositivos que interfieren el flujo: valvulas, reductores, codos, etc.

Ecuación de energíaPérdidas de carga

pTB ghghgZVpghgZVp 2

222

1

211

22

PTB ghghgZVp

ghgZVp

2

222

1

211

22

Mrsc. Ing. Luis Miranda Gutierrez

Turbina

BombaFlujo

2

1

hT

hb

hP

2

22

22 V

gZp

Ecuación de energía:

2

222

2gZ

Vp

1

211

2gZ

Vp

La energía perdida es la suma de:

hp = hf + ha

Pérdidas de carga por fricción

dmdQuuzzgVVpp )()(

2 1221

22

2121

Si consideramos un flujo permanente e incompresible en una tubería horizontal de diámetro uniforme, la ecuación de energía aplicada al V.C. Puede disponerse en la siguiente forma:

1 2V.C.

0 0

V1, u1 , p1 D ,z1

V2, u2

, p2 D ,z2dm

dQ

Ecuación de Darcy

2

2VDlfh f

Las variables influyentes que intervienen en el proceso son:

p caída de presiónV velocidad media de flujo densidad del fluido viscosidad del fluidoD diámetro interno del conductoL longitud del tramo consideradoe rugosidad de la tubería

(J/kg) o gV

Dlfh f 2

2

(m)

Estas variables pueden ser agrupadas en los siguientes parámetros adimensionales:

De

DlVDF

Vp ,,2

DeVDf

Dl

Vp ,2

Coeficiente de fricción

No. de Reynolds

f = f(Re,)

Flujo turbulento Ecuación de Colebrook

VDRe

De

Re64f

Flujo laminar

Rugosidad relativa

Moody

ff Re51.2

7.31log21

Diagrama de Moody

.034

Re= 30000

Pérdidas de carga en accesorios

Mrsc. Ing. Luis Miranda Gutierrez

2

2Vkha 2

2VDLfh e

a

DLfk e

Coeficiente K Longitud Equivalente

Equivalencia entre ambos métodos

FOTOGRAFIAS DE LOS DIVERSOS REGIMENES DE FLUJO EN EL TANQUE DE REYNOLDS

En 1883 Osborne REYNOLDS (1842-1912) realizó un experimento que sirvió para poner en evidencia las diferencias entre flujo laminar y flujo turbulento

“LA MAYOR CONTRIBUCIÓN DE REYNOLDS”Siendo la velocidad media del flujo:

‘D’ el diámetro ‘ν’ la viscosidad cinemática del fluido

En todos los flujos existe un valor de este parámetro, denominado en su honor número de Reynolds para el cual se produce la transición de flujo laminar a flujo turbulento, habitualmente denominado número de Reynolds crítico.

Mrs

c. In

g. L

uis

Mira

nda

Gut

ierr

ez

SUCCION DE LA BOMBA

Hs ( + )

Hs ( - )

SUCCION NEGATIVA

SUCCION POSITIVA

ALTURA DE LA BOMBA (H):

•Es la energía neta transmitida al fluido por unidad de peso a su paso por la bomba centrífuga.

•Se representa como la altura de una columna de líquido a elevar.

•Se expresa normalmente en metros del líquido bombeado.

CONCEPTOS BASICOS