PrÃ¡Ctica Tubo Recto y Accesorios

TABLAS DE DATOS EXPERIMENTALES.

Datos Experimentales de la Línea del Tubo Recto

Corrida GV l/min

Tramo C - D (CCl4) ∆P

Kgf/cm2

Tramo I - J (CCl4) ∆P

Kgf/cm2

Tramo M - N (Hg) ∆PKgf/cm2

1) 12 16.6 8.5 2

2) 10 11.5 6.5 1.6

3) 8 9 4.2 1

4) 6 6.2 2.7 0.5

Datos Experimentales de Ramal de Accesorios

Corrida GV l/min

Tramo A - B Codos (Hg) ∆P

Kgf/cm2

Tramo E - F Compuerta (CCl4) ∆PKgf/cm2

Tramo G - H Globo (Hg) ∆P

Kgf/cm2

Tramo O - P (CCl4) ∆PKgf/cm2

1) 14 1.2 18 2 26

2) 12 0.9 15.5 1.6 21.8

3) 10 0.7 11 1.2 16.4

4) 8 0.6 7.5 0.8 10.8

Cálculos Experimentales

Línea de Tubo Recto

a) Cálculo de las caídas de presión prácticas para cada tramo de tubo recto

∆ PP=∆ H ( ρm−ρ ) ggc

[¿ ]kgf

m2; ρHg=13546

kg

m3; ρCCl4=1585

kg

m3

(CCl4 ) :

Tramo C-D:

∆ PPC−D 1=16.6cm| 1m100cm|(1585−1000 ) kg

m32∙

9.81m

s2

9.81kg ∙mkgf ∙ s2

=97.408Kgf/m2

∆ PPC−D 2=¿67.48154 Kgf/m2∆ PPC−D 3=¿52.811/m2∆ PPC−D 4=¿36.381 Kgf/m2

Tramo I-J:

∆ PPI−J1=8.5cm| 1m100cm|(1585−1000 ) kg

m32 ∙

9.81m

s2


=49.877 Kgf/m2

∆ PPI−J 2=¿38.141 Kgf/m2∆ PPI−J 3=¿24.645 Kgf/m2∆ PPI−J 4=¿15.843 Kgf/m2

Tramo E-F:

∆ PPE−F 1=18cm| 1m100cm|(1585−1000 ) kg

m32 ∙

9.81m

s2


=105.623Kgf/m2

∆ PPE−F 2=¿90.953 Kgf/m2∆ PPE−F 3=¿64.547 Kgf/m2∆ PPE−F 4=¿44.009 Kgf/m2

Tramo O-P:

∆ PPO−P1=7.8cm| 1m100cm|(1585−1000 ) kg

m32∙

9.81m

s2


=152.566Kgf/m2

∆ PPO−P2=¿127.921Kgf/m2

∆ PPO−P3=¿96.234Kgf/m2∆ PPO−P4=¿63.373Kgf/m2

(Hg )Tramo M-N∆ PPM−N 1=2cm| 1m

100cm|(13546−1000 ) kgm32 ∙

9.81m

s2


=250.955 Kgf/m2

∆ PPM−N 2= 200.764Kgf/m2∆ PPM−N 3= 125.477Kgf/m2∆ PPM−N 4= 62.738Kgf/m2

Tramo A-B∆ PP A−B1=1.2cm| 1m

100cm|(13546−1000 ) kgm32

∙

9.81m

s2


=150.573Kgf/m2

∆ PP A−B2=¿ 112.930Kgf/m2∆ PP A−B3=¿ 87.834Kgf/m2∆ PP A−B4=¿ 75.286Kgf/m2

Tramo G-H∆ PPG−H1=2cm| 1m

100cm|(13546−1000 ) kgm32 ∙

9.81m

s2


= 250.955Kgf/m2

∆ PPG−H 2=¿ 200.764Kgf/m2∆ PPG−H3=¿ 150.573Kgf/m2∆ PPG−H 4=¿ 100.382Kgf/m2

b) Cálculo de la velocidad de flujo del fluido dentro de la tubería.

V=GvA

[¿ ]ms; A=π

4Di2 [¿ ]m2

∴V= Gvπ Di2

[¿ ] ms;Gv=20 L

min| 1m3

1000 L||1000kgm3 ||60min1hr |(CCl4 )

Tramo C-D; I-J:DiC−D=1∈¿26.6mm=0.0266m

V=4(12 L

min )| 1m3

1000 L||1min60 s |π (0.0266 )2m2

=0.3598m/s

V=4(10 L

min )| 1m3

1000L||1min60 s |π (0.0266 )2m2

=0.2999m/sV=

4(8 Lmin )| 1m3

1000 L||1min60 s |π (0.0266 )2m2

=0.2399m/s

V=4(6 L

min )| 1m3

1000 L||1min60 s |π (0.0266 )2m2

=0.1799m/s(Hg )Tramo A-B; G-H;

((E-F; O-P)(CCl4 )):DiM−N=0.5∈¿20.9mm=0.0209m

V=4(14 L

min )| 1m31000 L||1min60 s |π (0.0209 )2m2

=¿0.6801m/s

V=4(12 L

min )| 1m3

1000 L||1min60 s |π (0.0209 )2m2

=¿0.5829m/s

V=4(10 L

min )| 1m3

1000L||1min60 s |π (0.0209 )2m2

=¿0.4858m/s

V=4(8 L

min )| 1m3

1000 L||1min60 s |π (0.0209 )2m2

=¿0.3886m/s

DiM−N=0.5∈¿15.8mm=0.0158m

V=4(14 L

min )| 1m31000 L||1min60 s |π (0.0158 )2m2

=¿1.020m/s

V=4(12 L

min )| 1m3

1000 L||1min60 s |π (0.0158 )2m2

=¿0.850m/s

V=4(10 L

min )| 1m3

1000L||1min60 s |π (0.0158 )2m2

=¿0.6806m/s

V=4(8 L

min )| 1m3

1000 L||1min60 s |π (0.0158 )2m2

=¿0.510m/s

c) Cálculo del Número de Reynolds

ℜ=Di ∙V ∙ρμ

;μ=0.001003 kgm∙ s

; ρ=1000 kgm3

(CCl4 )Tramo C-D; I-J:

ℜ=0.022m ∙0.5261

ms∙998.204

kg

m3

0.001028kgm ∙ s=11239.4224

ℜ=0.022m ∙0.4384

ms∙998.204

kg

m3

0.001028kgm∙ s

=9366.1853

ℜ=0.022m ∙03507

ms∙998.204

kg

m3

0.001028kgm ∙ s

=7492.94824

ℜ=0.022m ∙0.2631

ms∙998.204

kg

m3

0.001028kgm ∙ s

=5619.7112

(Hg )Tramo A-B; G-H; ((E-F;O-P)(CCl4 )):

ℜ=0.0168m∙1.0526

ms∙998.204

kg

m3

0.001028kgm ∙ s=13802.7994

ℜ=¿11830.9709ℜ=¿9859.14242ℜ=¿9859.31393

Tramo M-Nℜ=¿15649.8286ℜ=¿13041.5238ℜ=¿10433.2191ℜ=¿7824.9143d) Cálculo de la Rugosidad Relativa

Rugosidad Relativa= εDi

[¿ ] adimensional

Tramo C-D (CCl4 )DiC−D=1∈¿26.6mmHierro Fundidoε=0.26mm

( εDi )C−D

=0.26mm26.6mm

=0.0097

Tramo I-J(CCl4 )DiC−D=1∈¿26.6mmHierro Galvanizadoε=0.15mm

( εDi )I−J

=0.15mm26.6mm

=0.0056

Tramo M-N(Hg )DiC−D=0.5∈¿15.8mmHierro Galvanizadoε=0.15mm

( εDi )M−N

=0.15mm15.8mm

=0.00949

e) Cálculo del Factor de Fricción de Darcy (f)

f obtenidosdel DiagramadeMoody

( εDi )i− j

y ℜi− j

f C−D1=¿ 0.0440f C−D2=¿ 0.0457f C−D3=¿ 0.0462f C−D4=¿ 0.0495

f I− J1 =0.0313f I− J2=¿ 0.0380f I− J3=¿ 0.0398f I− J4=¿ 0.0419

f M−N1=¿ 0.0399f M−N2=¿ 0.0413f M−N3=¿ 0.0422f M−N4=¿ 0.0413

f) Cálculo de las caídas de presión teóricas

F= f ∙ L ∙V 2

2∙ Di ∙ g[¿ ]m; g=9.81m

s2

w=ρ( ggc ) [¿ ]

kgf

m3; ρ=998.204 kg

m3; gC=9.81

kg ∙m

kgf ∙ s2

∆ PT=F ∙w [¿ ]kgf

m2

Tramo C-D (CCl4 )LC−D=1.5m DiC−D=0.0266m

FC−D1=

(0.0440 ) (1.5m ) (0.5261 )2m2

s2

2 (0.0266m )(9.81ms2 )=0.0455m

FC−D2=0.03939m

FC−D3=0.03186m

FC−D 4=0.02560m

wC−D=998.204kgm3 ( 9.81

m

s2


)wC−D=998.204

kgf

m3

∆ PT C−D1=45.4318kgf

m2

∆ PT C−D2=39.3226kgf

m2

∆ PT C−D3=31.8022kgf

m2

∆ PT C−D4=25.5554kgf

m2

Tramo I-J (CCl4 )LI−J=1.5mDi I−J=0.0266m

F I−J 1=(0.0313 ) (1.5m ) (0.5261 )2m

2

s2

2 (0.0266m )(9.81ms2 )=0.04733m

F I−J 2=0.04788mF I−J 3=0.04012mF I−J 4=0.03168m

w I−J=998.204kgm3 ( 9.81

m

s2


)w I−J=998.204

kgf

m3

∆ PT I− J1=0.0313m∙998.204kgf

m2=47.2465 kgf

m2

∆ PT I− J2=47.7999kgf

m2

∆ PT I− J3=40.0513kgf

m2

∆ PT I− J4=31.6234kgf

m2

Tramo M-N (Hg )LM−N=1.5mDiM−N=0.0158m

FM−N1=(0.0399 ) (1.5m ) (1.020 )2m

2

s2

2 (0.0158m )(9.81ms2 )=0.1969m

FM−N2=0.1699mFM−N3=0.1389mFM−N4=0.1019m

wM−N=998.204kgm3 ( 9.81

m

s2


)wM−N=998.204

kgf

m3

∆ PT M−N1=196.5865kgf

m2

∆ PT M−N2=169.5702kgf

m2

∆ PT M−N3=138.6124kgf

m2

∆ PT M−N4=101.7421kgf

m2

g) Cálculo de las relaciones de caída de presión

a=∆ PPC−D

∆ PPI−J

b=∆ PPM−N

∆ PP I−J

; c=∆PTC−D

∆ PT I−J

;d=∆PT M−N

∆ PT I−J

Sust . valores

a=97.4081

kgf

m2

49.8776kgfm2

;b=250.9559

kgf

m2

49.8776kgfm2

;c=45.4318

kgf

m2

47.2465kgfm2

; d=196.5865

kgf

m2

47.2465kgfm2

a=1.952 ;b=5.031 ;c=0.9616 ;d=¿ 4.1609a=67.4815

kgf

m2

38.1417kgfm2

;b=200.7647

kgf

m2

38.1417kgfm2

;c=39.3226

kgf

m2

47.7999kgfm2

;d=169.5702

kgf

m2

47.7999kgfm2

a=1.769 ;b=5.263; c=0.8226 ;d=3.5475 a=52.8116

kgf

m2

24.6454kgfm2

;b=125.4779

kgf

m2

24.6454kgfm2

;c=31.8022

kgf

m2

40.0513kgfm2

;d=138.6124

kgf

m2

40.0513kgfm2

a=2.142 ;b=5.091 ;c=0.7940 ;d=3.4609 a=36.3813

kgf

m2

15.8434kgfm2

;b=62.7389

kgf

m2

15.8434kgfm2

;c=25.5554

kgf

m2

31.6234kgfm2

; d=101.7421

kgf

m2

31.6234kgfm2

a=2.296 ;b=3.959 ;c=0.8081 ;d=3.2173 Línea de tubería y accesorios

h) Cálculo de la velocidad de flujo en la tubería

V=GvA

[¿ ]ms; A=π

4Di2 [¿ ]m2

∴V= 4Gvπ Di2

[¿ ] ms;Gv=20 L

min| 1m3

1000 L||60min1h |; Di=0.75∈¿20.9mm=0.0209m

Tramo A-B (Hg )

V A−B=4 (14 L

min )| 1m3

1000 L||1min60 s |π (0.0209 )2m2

=0.68013ms

V A−B=0.58297ms

V A−B=0.48581ms

V A−B=0.38864ms

Tramo E-F (CCl4 )

V E−F=4 (14 L

min )| 1m3

1000 L||1min60 s |π (0.0209 )2m2

=0.68013ms

V E−F=0.58297ms

V E−F=0.48581ms

V E−F=0.38864ms

Tramo G-H (Hg )

V G−H=4 (14 L

min )| 1m3

1000L||1min60 s |π (0.0209 )2m2

=0.68013ms

V G−H=0.58297ms

V G−H=0.48581ms

V G−H=0.38864ms

Tramo O-P (CCl4 )

V O−P=4 (14 L

min )| 1m3

1000 L||1min60 s |π (0.021 )2m2

=0.68013ms

V O−P=0.58297ms

V O−P=0.48581ms

V O−P=0.38864ms

i) Cálculo de las caídas de presión prácticas (en los manómetros) para cada tramos de tubo recto

∆ PP=∆ H ( ρm−ρ ) ggc

[¿ ]kgf

m2; ρHg=13546

kg

m3; ρCCl4=1585

kg

m3

Tramo A-B (Hg )

∆ PP A−B=1.2cm| 1m100cm|(13546−998.204 ) kg

m32∙

9.81m

s2


=150.5735 kgfm2

∆ PP A−B=112.9302kgf

m2

∆ PP A−B=87.8345kgf

m2

∆ PP A−B=75.2868kgf

m2

Tramo E-F (CCl4 )

∆ PPE−F=105.6232kgf

m2

∆ PPE−F=90.9534kgf

m2

∆ PPE−F=64.5476kgf

m2

∆ PPE−F=44.01kgf

m2

Tramo G-H (Hg )

∆ PPG−H=2cm| 1m100cm|(13546−1000 ) kg

m32∙

9.81m

s2


=250.9559 kgfm2

∆ PPG−H=200.7647kgf

m2

∆ PPG−H=150.5735kgf

m2

∆ PPG−H=100.3824kgf

m2

Tramo O-P (CCl4 )

∆ PPO−P=26cm| 1m100cm|(1585−1000 ) kg

m32 ∙

9.81m

s2


=152.567 kgfm2

∆ PPO−P=127.9215kgf

m2

∆ PPO−P=96.2345kgf

m2

∆ PPO−P=63.3739kgf

m2

j) Cálculo de las caídas de presión en los codos y válvulas

∆ Paccesorio=∆ PP−L∆ PPO−P

2m[¿ ] kgf

m2

∆ P=∆ Paccesorio+∆ PP

Tramo A-B (Hg )Codos

L=61.9cm=0.619m

∆ Pcodos=150.5735kgfm2 −(0.619m )

152.567kgf

m2

2m=103.354 kgf

m2

∆ Pcodos=73.338kgf

m2


m2


m2

∆ PA−B=150.573kgf

m2+103.354 kgf

m2=253.927 kgf

m2

∆ PA−B=112.930kgf

m2+73.338 kgf

m2=186.268 kgf

m2

∆ PA−B=87.834kgf

m2+58.049 kgf

m2=145.884 kgf

m2

∆ PA−B=75.2867kgf

m2+55.672 kgf

m2=130.959 kgf

m2

Tramo E-F (CCl4 )Válvula de compuerta

L=102.2cm=1.022m

∆ PV .Compuerta=105.623kgfm2 − (1.022m )

152.567kgf

m2

2m=27.6613 kgf

m2

∆ PV .Compuerta=90.953kgfm2 −(1.022m)

127.921kgf

m2

2m=25.5851 kgf

m2


96.234kgf

m2

2m=15.3712 kgf

m2


63.373kgf

m2

2m=11.6259 kgf

m2

∆ PE−F=105.623kgf

m2+27.6613 kgf

m2=133.284 kgf

m2

∆ PE−F=90.953kgf

m2+25.5851 kgf

m2=116.538 kgf

m2

∆ PE−F=64.547kgf

m2+15.3712 kgf

m2=79.9182 kgf

m2

∆ PE−F=44.01kgf

m2+11.6259 kgf

m2=55.6359 kgf

m2

Tramo G-H(Hg )Válvula de Globo

L=19.1cm=0.191m

∆ PV .Globo=250.956kgfm2 −(0.191m)

152.567kgf

m2

2m=236.386 kgf

m2

∆ PV .Globo=200.765kgfm2 − (0.191m )

127.921kgf

m2

2m=188.548 kgf

m2

∆ PV .Globo=150.573kgfm2 − (0.191m )

96.234kgf

m2

2m=141.382 kgf

m2

∆ PV .Globo=100.382kgfm2 −(0.191m )

63.374kgf

m2

2m=94.33 kgf

m2

∆ PG−H=250.956kgf

m2+236.385 kgf

m2=487.342 kgf

m2

∆ PG−H=200.765kgf

m2+188.548 kgf

m2=389.313 kgf

m2

∆ PG−H=150.573kgf

m2+141.382 kgf

m2=291.956 kgf

m2

∆ PG−H=100.382kgf

m2+94.30 kgf

m2=194.712 kgf

m2

k) Cálculo de la longitud equivalente absoluta ¿accesorio=2m

∆Paccesorio

∆PPO−P


¿DosCodos=2m103.354

kgf

m2

152.56696kgfm2

=1.35487 mtubodoscodos

¿DosCodos=2m117.5465

kgf

m2

127.92153kgfm2

=1.83779 m tubodos codos

¿DosCodos=2m186.66

kgf

m2

96.23454kgfm2

=3.87927 m tubodos codos

¿DosCodos=2m190.52

kgf

m2

63.37397kgfm2

=6.01256 mtubodoscodos


¿V .Compuerta=2m27.6613

kgf

m2

152.56696kgfm2

=0.36261 mtuboVálvula compuerta


kgf

m2

127.92kgfm2

=0.40001 m tuboVálvula compuerta


kgf

m2

96.23454kgfm2

=0.31945 m tuboVálvula compuerta


kgf

m2

63.37397kgfm2

=0.36690 mtuboVálvula compuerta

Tramo G-H (Hg )Válvula de Globo

¿V .Globo=2m236.386

kgf

m2

152.56696kgfm2

=3.09878 mtuboVálvula deGlobo

¿V .Globo=2m188.548

kgf

m2

127.92153kgfm2


¿V .Globo=2m141.382

kgf

m2

96.23454kgfm2


¿V .Globo=2m94.33

kgf

m2

63.37397kgfm2

=2.97693 m tuboVálvuladeGlobo

l) Cálculo de la longitud equivalente relativa

( ¿di )=

¿accesorio

di[¿ ] adimensional ; Di=0.75∈¿0.0209m


( ¿di )Codos=

1.35487mtubo

doscodos0.0209m

=64.82632

( ¿di )Codos=87.93254

( ¿di )Codos=185.61100

( ¿di )Codos=287.68223


( ¿di )V .Compuerta

=17.34976


=19.13923


=15.28469


=17.55502

Tramo G-H (Hg )Válvula de Globo

( ¿di )V .Globo

=148.26698

( ¿di )V .Globo

=141.04641

( ¿di )V .Globo

=140.58756

( ¿di )V .Globo

=142.43684

Tablas de Resultados

Resultados de la Línea de Tubo Recto

Tramo de Tubo Recto C-DCorrida Gv

l/min∆ Pcm

Gvm3/s

∆ PP

Kgf/m2

Vm/s Re ( εdi ) f

Fm

∆ PT

Kgf/m2

1) 12 16.6 0.00020 97.408 0.3599 9295.763 0.0097 0.044 0.045 45.432) 10 11.5 0.00017 67.481 0.2999 7746.469 0.0097 0.0457 0.039 39.323) 8 9 0.00013 52.812 0.2399 6197.175 0.0097 0.0462 0.032 31.804) 6 6.2 0.00010 36.381 0.1799 4647.881 0.0097 0.0495 0.026 25.55


Tramo de Tubo Recto I-JCorrida Gv

l/min∆ Pcm

Gvm3/s

∆ PP

Kgf/m2

Vm/s Re ( εdi ) f

Fm

∆ PT

Kgf/m2

1) 12 8.5 0.00020 49.877 0.5261 11239.42 0.0056 0.0313 0.0407 47.252) 10 6.5 0.00017 38.142 0.4384 9366.18 0.0056 0.038 0.0478 47.793) 8 4.2 0.00013 24.645 0.3507 7492.95 0.0056 0.0398 0.0401 40.054) 6 2.7 0.00010 15.843 0.2631 5619.71 0.0056 0.0419 0.0316 31.62


Tramo de Tubo Recto M-NCorrida Gv

l/min∆ Pcm

Gvm3/s

∆ PP

Kgf/m2

Vm/s Re ( εdi ) f

Fm

∆ PT

Kgf/m2

1) 12 2 0.00020 250.95 1.0200 15649.83 0.0095 0.0399 0.1969 196.62) 10 1.6 0.00017 200.76 0.8500 13041.52 0.0095 0.0413 0.1699 169.53) 8 1 0.00013 125.48 0.6800 10433.22 0.0095 0.0422 0.1389 138.64) 6 0.5 0.00010 62.74 0.5100 7824.91 0.0095 0.0413 0.1019 101.7

Resultados de la Línea de Accesorios

Tramo de Tubo Recto A-B con 2 codosCorrid

aGv

l/minGvm3/s

∆ Pcm

Vm/s

∆ PKgf/m2

∆ PCodos

Kgf/m Le ¿di

1) 14 0.00023

1.2 0.6801 105.623 103.354

1.35487 64.83

2) 12 0.00020

0.9 0.5829 90.953 73.338 1.83779 87.93

3) 10 0.00017

0.7 0.4858 64.547 58.049 3.87927 185.61

4) 8 0.00013

0.6 0.3886 44.009 55.672 6.01256 287.62


Tramo de Tubo Recto E-F con Válvula de CompuertaCorrida Gv

l/minGvm3/s

∆ Pcm

Vm/s

∆ PKgf/m2

∆ PVcomp

Kgf/m Le ¿di

1) 14 0.00023 18 0.6801 105.623 27.6613 0.36261 17.352) 12 0.00020 15.5 0.5829 90.953 25.5851 0.40001 19.143) 10 0.00017 11 0.4858 64.547 15.3712 0.31945 15.284) 8 0.00013 7.5 0.3886 44.009 11.6259 0.36690 17.55


Tramo de Tubo Recto G-H con Válvula de GloboCorrida Gv

l/minGvm3/s

∆ Pcm

Vm/s

∆ PKgf/m2

∆ PVGlobo

Kgf/m Le ¿di

1) 14 0.00023 2 0.6801 250.955

236.386 3.099 148.27

2) 12 0.00020 1.6 0.5829 200.765

188.548 2.948 141.05

3) 10 0.00017 1.2 0.4858 150.573

141.382 2.938 140.58

4) 8 0.00013 0.8 0.3886 100.382

94.33 2.977 142.44


Tramo de Tubo Recto O-PCorrida Gv

l/minGvm3/s

∆ Pcm

Vm/s

∆ PP

Kgf/m

1) 14 0.00023 26 0.6801 152.5672) 12 0.00020 21.8 0.5829 127.92153) 10 0.00017 16.4 0.4858 96.23454) 8 0.00013 10.8 0.3886 63.3739

CONCLUSIÓN:

Las diferencias entre las medidas experimentales y teóricas, radican en parte a lasensibilidad y calibración del manómetro, pues cualquier entorpecimiento delsistema hacía que los datos cambiaran notoriamente.

Con lo obtenido en la experimentación se concluye que a medida que se aumentala longitud de del tramo en donde se realizan las mediciones pertenecientes a lacaída de presión, estas van a hacer mayores.

Por lo que se verifica la proporcionalidad que hay entre la perdida de energía y la longitud y un aumento en el caudal produce una elevación en las caídas de presión, debido a que, en una sección de tubería de área constante, la velocidad va a hacer mayor, por lo tantolas pérdidas de energía se incrementaran.

Con todo lo anterior se establece que a menor diámetro de la tubería mayor seráel valor de la perdida de presión, así como que estas pérdidas tienen un valormenor si el fluido pasa por accesorios o válvulas contenidas en la tubería.

Maldonado Miranda Metzly

PrÃ¡Ctica Tubo Recto y Accesorios

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