Flujo de Tuberias-labo 2

7/22/2019 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


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

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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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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(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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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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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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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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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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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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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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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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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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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


15/21


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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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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PARA 8 CODOS DE PVC:

Del balance de energa:

Condiciones:

- Donde - Donde al no variar el rea de la tubera se considera velocidades iguales

12


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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

Flujo de Tuberias-labo 2

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Transcript of Flujo de Tuberias-labo 2