informe de laboratorio hidráulica
DESCRIPTION
Perdidas por fricción y accesorios en tuberíaTRANSCRIPT
“CÁLCULO DE PÉRDIDAS POR FRICCIÓN Y ACCESORIOS EN TUBERÍAS
PVC PRESIÓN”
PRESENTADO POR:
EDUARDO MOYA - 2010115045
JOSE ORTEGA - 2012215051
ANUAR BARRIOS – 2014115151
LUIS ARCE – 2013115003
CARLOS NARVAEZ - 2012215048
DANIELA CARBONO - 2010115017
PRESENTADO A:
ING. JUAN CARLOS MOSOS CAMPOS
UNIVERSIDAD DEL MAGDALENA
FACULTAD DE INGENIERIA / PROGRAMA DE INGENIERIA CIVIL
SANTA MARTA D.T.C.H.
17 DE NOVIEMBRE DEL 2015
1
1. CÁLCULO DE PÉRDIDAS POR FRICCIÓN Y ACCESORIOS EN TUBERÍASPVC PRESIÓN
CONTENIDO
1.
INTRODUCCIÓN....................................................................................................2
2. OBJETIVOS......................................................................................................3
OBJETIVO GENERAL.........................................................................................3
OBJETIVOS ESPECÍFICOS................................................................................3
3. MARCO TEÓRICO............................................................................................4
EQUIPOS Y HERRAMIENTAS EMPLEADAS.....................................................7
(FOTOS): TABLERO DE PÉRDIDAS, TERMÓMETRO DIGITAL, REGLA O
METRO.................................................................................................................7
4. DATOS DE ENTRADA......................................................................................8
PARA CALCULO DE COEFICIENTE DE FRICCIÓN EN TUBERÍA PVC ½”:....8
PARA CÁLCULO DE COEFICIENTES DE PÉRDIDAS LOCALES EN TUBERÍA
PVC ½” (VÁLVULA DE BOLA):..........................................................................8
CODO 90°:............................................................................................................9
VÁLVULA DE CORTINA:.....................................................................................9
OTROS DATOS:.................................................................................................10
BIBLIOGRAFÍA..................................................................................................11
2
1. CÁLCULO DE PÉRDIDAS POR FRICCIÓN Y ACCESORIOS EN TUBERÍASPVC PRESIÓN
1. INTRODUCCIÓN
En la medida que un fluido se desplaza a través de una tubería, conducto o algún
otro elemento, acontecen pérdidas de energía debido a la fricción entre el líquido y
las paredes de la tubería y a los accesorios que se emplean en ésta, lo que en
consecuencia ocasiona una disminución de la presión entre dos puntos del
sistema. Es de distinguir que dichas pérdidas son analizadas en el sentido del
flujo. Los sistemas de flujo inherentes a un fluido líquido presentan ganancias de
energías por bombas y pérdidas por fricción conforme el fluido que pasa por los
ductos y tubos, pérdidas por cambios en el tamaño de la trayectoria de flujo
y pérdidas de energía por las válvulas y accesorios. Las tuberías de sección
circular son las más frecuentes, ya que esta forma ofrece no sólo mayor
resistencia estructural sino también mayor sección transversal para el mismo
perímetro exterior que cualquier otra forma.
Este ensayo hace posible realizar estudios y análisis pertinentes a las pérdidas de
energía generadas a partir de la fricción que genera el fluido al estar en contacto
con las paredes lisas o rugosas del tubo por el cual es transportado y por las
pérdidas ocasionadas por la presencia de accesorios como tees, codos, válvulas,
otros. Por esto es importante tener en cuenta las pérdidas de energía ocasionadas
en un sistema de tuberías, ya sea un fluido laminar cuando las partículas
se mueven en direcciones paralelas formando capas, o turbulento cuando las
partículas se mueven de forma desordenada en todas las direcciones.
La realización de este informe de laboratorio tiene como principal propósito
identificar, calcular y analizar las pérdidas por fricción y por los accesorios
instalados en un sistema de tuberías, teniendo en cuenta los procedimientos
descritos en cada experiencia y haciendo uso de los teoremas y ecuaciones que
han sido parte de estudio.
3
1. CÁLCULO DE PÉRDIDAS POR FRICCIÓN Y ACCESORIOS EN TUBERÍASPVC PRESIÓN
2. OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Experimentar que, en efecto, los coeficientes utilizados durante la
resolución de ejercicios para precisar pérdidas por fricción y accesorios en
tuberías, sean iguales o semejantes a los determinados en los ensayos de
laboratorio.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Determinar qué autor, con su respectiva ecuación para hallar el coeficiente
de fricción en tuberías f , se adapta al equipo o sistema empleado en la
presente experiencia.
Caracterizar los accesorios encontrados en el sistema de tuberías, para
definir sus coeficientes de pérdidas locales k .
Comparar los coeficientes generados en los ensayos experimentales con
los consignados y suministrados en guías, catálogos y/o libros de hidráulica
de tuberías.
4
1. CÁLCULO DE PÉRDIDAS POR FRICCIÓN Y ACCESORIOS EN TUBERÍASPVC PRESIÓN
3. MARCO TEÓRICO
Dentro del estudio de los sistemas de fluidos se deben tener en cuenta ciertos
parámetros que se mencionaran a continuación. La finalidad de construir y
planificar uno de estos sistemas es reducir costos y posibles daños por malos
cálculos en el diseño del sistema.
En 1850, Darcy y Weibasch, dedujeron experimentalmente una fórmula básica
para el cálculo de pérdidas de carga por fricción en tuberías. Esta se define como
la perdida de energía del fluido por el roce entre moléculas de agua y con las
paredes de la tubería. En conductos circulares se puede determinar a partir de:
h f=fLD
V 2
2 g
Donde h f es la pérdida ocasionada por la fricción entre el fluido y las paredes de la
tubería, f es el coeficiente de fricción (adimensional), L la longitud de la tubería
(m), D el diámetro interno de la tubería (m), V la velocidad media (m/s) y g la
aceleración de la gravedad (m/s2).
De esta forma, para el cálculo de f existen múltiples ecuaciones, a continuación
se exponen las más importantes y de uso durante la cátedra para el cálculo de
tuberías:
Blasius (1911): Propone una expresión en la que f viene dado en función del
Número de Reynolds, válida para tubos lisos. Válida hasta Re < 100000:
f=0,3164∗Re−0,25
Nikuradse (1933): Propone una ecuación válida para tuberías rugosas:
1
√ f=2 log
3,71 D£
5
1. CÁLCULO DE PÉRDIDAS POR FRICCIÓN Y ACCESORIOS EN TUBERÍASPVC PRESIÓN
Colebrook-White (1939): Válida para todo tipo de flujos y rugosidades. Es la más
exacta y universal, pero el problema radica en su complejidad y en que requiere
de iteraciones:
1
√ f=−2 log(
£D
3,71+
2,51Re√ f
)
Por otra parte, además de las pérdidas de energía por fricción, hay otras pérdidas
"menores" asociadas con los problemas en tuberías. Se considera que tales
pérdidas ocurren localmente en el disturbio del flujo. Es común expresar las
pérdidas menores como función de la cabeza de velocidad en el tubo, V2/2g:
hl=kV 2
2 g
Siendo hl la pérdida menor y k el coeficiente de pérdida. Los valores de k para
todo tipo de accesorio, son los correspondientes a accesorios como tees, codos,
válvulas, checks, canastillas, entre otros.
Flujo turbulento: Este tipo de flujo es el que más se presenta en la práctica de
ingeniería. En este tipo de flujo las partículas del fluido se mueven en trayectorias
muy irregulares sin seguir un orden establecido, ocasionando la transferencia de
cantidad de movimiento de una porción de fluido a otra.
Flujo laminar: Se caracteriza porque el movimiento de las partículas del fluido se
produce siguiendo trayectorias bastante regulares, separadas y perfectamente
definidas dando la impresión de que se tratara de láminas o capas más o menos
paralelas entre sí, las cuales se deslizan suavemente unas sobre otras.
En éste orden de ideas, el Número de Reynolds se entabla como una
herramienta o parámetro que sirve para predecir y determinar si un flujo se
6
1. CÁLCULO DE PÉRDIDAS POR FRICCIÓN Y ACCESORIOS EN TUBERÍASPVC PRESIÓN
encuentra dentro del régimen laminar o turbulento, o se encuentra en una zona de
transición entre uno y otro:
Re=VDν
Para lo cuál Re representa el número de Reynolds (adimensional), V la velocidad
(m/s), D el diámetro de la tubería (m) y ν la viscosidad cinemática del agua o fluido
que circula por la tubería (m2/s).
El valor dado por ésta ecuación, permite discriminar la naturaleza del fluido
proporcional a su velocidad, así:
1) Si Re< 2000, el flujo es laminar, en el cual las partículas se comparten de
forma regular.
2) Si 4000 > Re> 2000, el flujo es transitorio o se encuentra en zona de
crítica.
3) Si Re< 2000, el flujo es turbulento, en donde sus partículas se comportan
de manera errática.
7
1. CÁLCULO DE PÉRDIDAS POR FRICCIÓN Y ACCESORIOS EN TUBERÍASPVC PRESIÓN
4. DATOS DE ENTRADA
1.1 PARA CÁLCULO DE COEFICIENTE DE FRICCIÓN EN TUBERÍA PVC ½”:
Caudal 1
t1 (seg) t2 (seg) t3 (seg) t prom (seg) h volumétrico (m) hf (m)
5,38 5,49 5,47 5,45 0,157 0,445
Caudal 2
t1 (seg) t2 (seg) t3 (seg) t prom (seg) h volumétrico (m) hf (m)
5,41 5,41 5,41 5,41 0,157 0,420
Caudal 3
t1 (seg) t2 (seg) t3 (seg) t prom (seg) h volumétrico (m) hf (m)
7,26 7,20 7,23 0,151 0,200
Error humano
1.2 PARA CÁLCULO DE COEFICIENTES DE PÉRDIDAS LOCALES EN
TUBERÍA PVC ½” (VÁLVULA DE BOLA):
Caudal 1
t1 (seg) t2 (seg) t3 (seg) t prom (seg) h volumétrico (m) hf (m)
6,13 6,09 6,20 6,14 0,142 0,730
8
1. CÁLCULO DE PÉRDIDAS POR FRICCIÓN Y ACCESORIOS EN TUBERÍASPVC PRESIÓN
Caudal 2
t1 (seg) t2 (seg) t3 (seg) t prom (seg) h volumétrico (m) hf (m)
7,25 7,24 6,72 7,25 0,163 0,700
Caudal 3
t1 (seg) t2 (seg) t3 (seg) t prom (seg) h volumétrico (m) hf (m)
8,01 8,04 8,05 8,03 0,153 0,470
Error humano
1.3 CODO 90°:
Caudal 1
t1 (seg) t2 (seg) t3 (seg) t prom (seg) h volumétrico (m) hf (m)
5,64 5,72 5,56 5,64 0,140 0,314
Caudal 2
t1 (seg) t2 (seg) t3 (seg) t prom (seg) h volumétrico (m) hf (m)
6,17 6,27 6,28 6,24 0,153 0,313
Caudal 3
t1 (seg) t2 (seg) t3 (seg) t prom (seg) h volumétrico (m) hf (m)
8,06 8,23 8,15 0,169 0,235
Error humano
9
1. CÁLCULO DE PÉRDIDAS POR FRICCIÓN Y ACCESORIOS EN TUBERÍASPVC PRESIÓN
1.4 VÁLVULA DE CORTINA:
Caudal 1
t1 (seg) t2 (seg) t3 (seg) t prom (seg) h volumétrico (m) hf (m)
5,43 5,38 5,27 5,36 0,137 0,705
Caudal 2
t1 (seg) t2 (seg) t3 (seg) t prom (seg) h volumétrico (m) hf (m)
6,31 6,18 6,25 0,151 0,642
Caudal 3
t1 (seg) t2 (seg) t3 (seg) t prom (seg) h volumétrico (m) hf (m)
7,81 7,83 7,89 7,84 0,16 0,497
Error humano
OTROS DATOS:
Temperatura del agua (tomada mediante termómetro digital) = 18,5°.
Para pérdidas por fricción y locales:
Longitud de la tubería = 2 m.
Para codo 90°:
Longitud de la tubería = 0,30 m * 13 tubos = 3,9 m.
Coeficiente local = 13k
Para válvula de cortina:
Longitud de la tubería = 2 m.
Coeficiente local = 9k
10
1. CÁLCULO DE PÉRDIDAS POR FRICCIÓN Y ACCESORIOS EN TUBERÍASPVC PRESIÓN
5. CALCULOS
1.1 Cálculo del coeficiente de fricción en tubería de pvc ½”
μ26 ° : 0.893∗10−6m2/s
Q :∀t :
π (8∗0.0254 m)2
4∗0.157m
5.45 seg :9.342∗10−4 m
3
seg
V :QA :
9.342∗10−4m3/segπ (0.5∗0.0254m)2
4 : 7.37
mseg
hf :
f v2 L2gD
: despejo f por solve
0.445m: f∗(7.37m /s )2∗2m
2∗9.81∗(0.5∗0.0254m):
f : 0.00102 “f dellaboratorio
Re:vDμ
:7.37
ms∗(0.5∗0.0254 m)
0.893∗10−6m2/s: 104814
Calculo de f por ColebrookCumple el número de reino 4000≤ℜ
1
√ f:−2 log ( ε
D3.71
+2.51ℜ√ f )
1√ f
:−2 log ( 0.0015∗10−3
0.5∗0.02543.71
+ 2.51104814√ f ) Despejo por solve
11
1. CÁLCULO DE PÉRDIDAS POR FRICCIÓN Y ACCESORIOS EN TUBERÍASPVC PRESIÓN
f : 0.018445
Calculo por NikuradseCumple el número de reino para 2.3∗104≤ℜ≤3.4∗106
1
√ f:2 log ( 3.71∗D
ε )1
√ f:2 log ( 3.71∗(0.5∗0.0254)
0.0015∗10−3 ) “Despejo por solve”
f : 0.012361
Calculo por BlasiusNo cumple el número de reino porque Re≤100000
Calculo del segundo caudal
t : 5.41 seg h : 0.157m ф: ½” μ26 ° : 0.893∗10−6m2/s
h f : 0.42m ϕrecipiente: 8”
L: 2m ε pvc : 0.0015∗10−3m
Q :∀t
:π (8∗0.0254 m)2
4∗0.157m
5.41 seg :9.411∗10−4 m
3
seg
V :QA
: 9.411∗10−4m3/ segπ (0.5∗0.0254m)2
4
: 7.43 mseg
hf :
f v2 L2gD
: despejo f por solve
0.42m: f∗(7.43m /s )2∗2m
2∗9.81∗(0.5∗0.0254m):
f : 0.000947 f del laboratorio
12
1. CÁLCULO DE PÉRDIDAS POR FRICCIÓN Y ACCESORIOS EN TUBERÍASPVC PRESIÓN
Re:vDμ
:7.43
ms∗(0.5∗0.0254 m)
0.893∗10−6m2/s: 105667.41
Calculo de f por ColebrookCumple el número de reino 4000≤ℜ
1
√ f:−2 log ( ε
D3.71
+2.51ℜ√ f )
1√ f
:−2 log ( 0.0015∗10−3
0.5∗0.02543.71
+ 2.51105667.41√ f ) Despejo por solve
f : 0.018417
Calculo por NikuradseCumple el número de reino para 2.3∗104≤ℜ≤3.4∗106
1
√ f:2 log ( 3.71∗D
ε )1
√ f:2 log ( 3.71∗(0.5∗0.0254)
0.0015∗10−3 ) “Despejo por solve”
f : 0.012361
Calculo por BlasiusNo cumple el número de reino porque Re≤100000
Calculo del tercer caudal
t 1 : 7.20seg h : 0.151m ф: ½” μ26 ° : 0.893∗10−6m2/s
t 2 : 7.26 seg h f : 0.20m ϕrecipiente: 8”
L: 2m ε pvc : 0.0015∗10−3m
tPromedio: 7.23 seg
13
1. CÁLCULO DE PÉRDIDAS POR FRICCIÓN Y ACCESORIOS EN TUBERÍASPVC PRESIÓN
Q :∀t
:π (8∗0.0254 m)2
4∗0.151m
7.26 seg :6.77∗10−4 m
3
seg
V :QA
: 6.77∗10−4m3/ segπ (0.5∗0.0254 m)2
4
: 5.34 mseg
hf :
f v2 L2gD
: de spejo f por solve
0.20m: f∗(5.34m / s)2∗2m
2∗9.81∗(0.5∗0.0254m):
f : 0.000874 f del laboratorio
Re:vDμ
:5.34
ms∗(0.5∗0.0254m)
0.893∗10−6m2/ s: 75944
Calculo de f por ColebrookCumple el número de reino 4000≤ℜ
1
√ f:−2 log ( ε
D3.71
+2.51ℜ√ f )
1√ f
:−2 log ( 0.0015∗10−3
0.5∗0.02543.71
+ 2.5175944√ f ) Despejo por solve
f : 0.019594
Calculo por NikuradseCumple el número de reino para 2.3∗104≤ℜ≤3.4∗106
1
√ f:2 log ( 3.71∗D
ε )1
√ f:2 log ( 3.71∗(0.5∗0.0254)
0.0015∗10−3 ) “Despejo por solve”
14
1. CÁLCULO DE PÉRDIDAS POR FRICCIÓN Y ACCESORIOS EN TUBERÍASPVC PRESIÓN
f : 0.012361
Calculo por BlasiusCumple el número de reino porque Re≤100000
f : 0.3164 ℜ−0.25
f : 0.3164∗(75944)−0.25 f : 0.019059
1.2 Cálculo del coeficiente de perdidas locales en tubería de pvc ½” válvula de bola
Datos:
Calculo del primer caudal
t 1 : 6.13 seg h : 0.142m ф: ½” μ26 ° : 0.893∗10−6m2/s
t 2 : 6.09 seg ht : 0.73m ϕrecipiente: 8” k: 9 válvulas
t 3 : 6.20 seg L: 2m ε pvc : 0.0015∗10−3m
tPromedio: 6.14 seg f : 0.012361
Q :∀t
:π (8∗0.0254 m)2
4∗0.142m
6.14 seg :7.49∗10−4 m
3
seg
V :QA
: 7.49∗10−4m3/segπ (0.5∗0.0254 m)2
4
: 5.19 mseg
ht : hf+hl
ht :
f v2L2 gD
+9 k v2
2gdespejo k por solve
0.73m: 0.012361∗(7.37 m /s)2∗2m
2∗9.81m /s2∗(0.5∗0.0254m)+
9k∗(5.19ms)
2
2∗9.81m /s2
15
1. CÁLCULO DE PÉRDIDAS POR FRICCIÓN Y ACCESORIOS EN TUBERÍASPVC PRESIÓN
k :−0.157
Calculo del segundo caudal
t 1 : 7.25seg h : 0.163m ф: ½” μ26 ° : 0.893∗10−6m2/s
t 2 : 7.24seg ht : 0.70m ϕrecipiente: 8” k: 9 válvulas
t 3 : 6.20seg L: 2m ε pvc : 0.0015∗10−3m
tPromedio: 7.10seg f : 0.012361
Q :∀t
:π (8∗0.0254 m)2
4∗0.163m
7.10 seg :7.44∗10−4 m
3
seg
V :QA
: 7.44∗10−4m3/ segπ (0.5∗0.0254 m)2
4
: 5.87 mseg
ht : hf+hl
ht :
f v2L2 gD
+9k v2
2gdespejo k por solve
0.70m: 0.012361∗(5.87 m /s)2∗2m
2∗9.81m /s2∗(0.5∗0.0254m)+
9k∗(5.87ms)
2
2∗9.81m /s2
k :−0.17
Calculo del tercer caudal
t 1 : 8.01seg h : 0.153m ф: ½” μ26 ° : 0.893∗10−6m2/s
t 2 : 8.04seg ht : 0.47m ϕrecipiente: 8” k: 9 válvulas
t 3 : 8.05seg L: 2m ε pvc : 0.0015∗10−3m
tPromedio: 8.033seg f : 0.012361
16
1. CÁLCULO DE PÉRDIDAS POR FRICCIÓN Y ACCESORIOS EN TUBERÍASPVC PRESIÓN
Q :∀t
:π (8∗0.0254 m)2
4∗0.153m
8.033 seg :6.176∗10−4 m
3
seg
V :QA
: 7.44∗10−4m3/ segπ (0.5∗0.0254 m)2
4
: 4.87 mseg
ht : hf+hl
ht :
f v2L2 gD
+9k v2
2gdespejo k por solve
0.47m: 0.012361∗(4.87m /s)2∗2m
2∗9.81m /s2∗(0.5∗0.0254m)+
9k∗(4.87ms
)2
2∗9.81m /s2
k :−0.1730
1.3 Cálculo del coeficiente de perdidas locales en tubería de pvc ½” codo de 90°
Datos:
Calculo del primer caudal
t 1 : 5.64seg h : 0.14m ф: ½” μ26 ° : 0.893∗10−6m2/s
t 2 : 5.72seg ht : 0.314m ϕrecipiente: 8” k: 12 codos
t 3 : 5.56seg L: 13*0.3m: 3.9m ε pvc : 0.0015∗10−3m
tPromedio: 5.64seg f : 0.012361
Q :∀t
:π (8∗0.0254 m)2
4∗0.14m
5.64 seg :8.049∗10−4 m
3
seg
17
1. CÁLCULO DE PÉRDIDAS POR FRICCIÓN Y ACCESORIOS EN TUBERÍASPVC PRESIÓN
V :QA
: 8.049∗10−4m3/se gπ (0.5∗0.0254m)2
4
: 6.35 mseg
ht : hf+hl
ht :
f v2L2 gD
+9k v2
2gdespejo k por solve
0.314 m: 0.012361∗(6.35m /s)2∗3.9m
2∗9.81m /s2∗(0.5∗0.0254m)+
12k∗(6.35ms
)2
2∗9.81m/ s2
k : −0.30
Calculo del segundo caudal
t 1 : 6.17seg h : 0.153m ф: ½” μ26 ° : 0.893∗10−6m2/s
t 2 : 6.27seg ht : 0.313m ϕrecipiente: 8” k: 12 codos
t 3 : 6.28seg L: 13*0.3m: 3.9m ε pvc : 0.0015∗10−3m
tPromedio: 6.24seg f : 0.012361
Q :∀t
:π (8∗0.0254 m)2
4∗0.153m
6.24 seg :7.95∗10−4 m
3
seg
V :QA
: 7.95∗10−4m3/segπ (0.5∗0.0254 m)2
4
: 6.27 mseg
ht : hf+hl
ht :
f v2L2 gD
+9 k v2
2gdespejo k por solve
0.313m: 0.012361∗(6.27 m /s)2∗3.9m
2∗9.81m /s2∗(0.5∗0.0254m)+
12k∗(6.27ms)
2
2∗9.81m /s2
18
1. CÁLCULO DE PÉRDIDAS POR FRICCIÓN Y ACCESORIOS EN TUBERÍASPVC PRESIÓN
k : −0.303
Calculo del tercer caudal
t 1 : 8.06seg h : 0.169m ф: ½” μ26 ° : 0.893∗10−6m2/s
t 2 : 8.23seg ht : 0.235m ϕrecipiente: 8” k: 12 codos
L: 13*0.3m: 3.9m ε pvc : 0.0015∗10−3m
tPromedio: 8.145seg f : 0.012361
Q :∀t
:π (8∗0.0254 m)2
4∗0.169m
8.145 seg :6.73∗10−4 m
3
seg
V :QA
: 6.73∗10−4m3/segπ (0.5∗0.0254 m)2
4
: 5.31 mseg
ht : hf+hl
ht :
f v2L2 gD
+9k v2
2gdespejo k por solve
0.235m: 0.012361∗(5.31m / s)2∗3.9m
2∗9.81m /s2∗(0.5∗0.0254m)+
12k∗(5.31ms)
2
2∗9.81m / s2
k : −0.302
1.4 Cálculo del coeficiente de perdidas locales en tubería de pvc ½” válvula de cortina
Datos:
Calculo del primer caudal
t 1 : 5.43seg h : 0.137m ф: ½” μ26 ° : 0.893∗10−6m2/s
t 2 : 5.38seg ht : 0.705m ϕrecipiente: 8” k: 9 válvulas
t 3 : 5.27seg L: 2m ε pvc : 0.0015∗10−3m
19
1. CÁLCULO DE PÉRDIDAS POR FRICCIÓN Y ACCESORIOS EN TUBERÍASPVC PRESIÓN
tPromedio: 5.36seg f : 0.012361
Q :∀t
:π (8∗0.0254 m)2
4∗0.137m
5.27 seg :8.43∗10−4 m
3
seg
V :QA
: 8.43∗10−4m3/ segπ (0.5∗0.0254 m)2
4
: 6.65 mseg
ht : hf+hl
ht :
f v2L2 gD
+9k v2
2gdespejo k por solve
0.705m: 0.012361∗(6.65m /s)2∗2m
2∗9.81m /s2∗(0.5∗0.0254m)+
9k∗(6.65ms)
2
2∗9.81m /s2
k : −0.181
Calculo del segundo caudal
t 1 : 6.31seg h : 0.151m ф: ½” μ26 ° : 0.893∗10−6m2/s
t 2 : 6.18seg ht : 0.642m ϕrecipiente: 8” k: 9 válvulas
L: 2m ε pvc : 0.0015∗10−3m
tProme dio: 6.245seg f : 0.012361
Q :∀t
:π (8∗0.0254 m)2
4∗0.151m
6.245 seg :7.841∗10−4 m
3
seg
V :QA
: 7.841∗10−4m3 /segπ (0.5∗0.0254m)2
4
: 6.19 mseg
ht : hf+hl
20
1. CÁLCULO DE PÉRDIDAS POR FRICCIÓN Y ACCESORIOS EN TUBERÍASPVC PRESIÓN
ht :
f v2L2 gD
+9 k v2
2gdespejo k por solve
0.642m: 0.012361∗(6.19m /s)2∗2m
2∗9.81m /s2∗(0.5∗0.0254m)+
9k∗(6.19ms)
2
2∗9.81m /s2
k : −0.179
Calculo del tercer caudal
t 1 : 7.81seg h : 0.160m ф: ½” μ26 ° : 0.893∗10−6m2/s
t 2 : 7.83seg ht : 0.497m ϕrecipiente: 8” k: 9 válvulas
t 3 : 7.89seg L: 2m ε pvc : 0.0015∗10−3m
tPromedio: 7.843seg f : 0.012361
Q :∀t
:π (8∗0.0254 m)2
4∗0.160m
7.843 seg :6.616∗10−4 m
3
seg
V :QA
: 6.616∗10−4m3/segπ (0.5∗0.0254 m)2
4
: 5.22 mseg
ht : hf+hl
ht :
f v2L2 gD
+9k v2
2gdespejo k por solve
21
1. CÁLCULO DE PÉRDIDAS POR FRICCIÓN Y ACCESORIOS EN TUBERÍASPVC PRESIÓN
0.497m: 0.012361∗(5.22m/ s)2∗2m
2∗9.81m /s2∗(0.5∗0.0254m)+
9k∗(5.22ms)
2
2∗9.81m /s2
k : −0.176
Conclusiones
f calculados Q1 Q2 Q3
f laboratorio 0.00102 0.000947 0.000874f colebrook 0.018445 0.018417 0.019594f nikurdase 0.012361 0.012361 0.012361f blaisus No aplica No aplica 0.019059
# Reino 104814 105667.41 75944
Al estudiar la perdida por fricción experimental, h f depende del material con que está construida la tubería, el estado en que esta la misma (nueva, usada muy usada), la longitud, el diámetro y la velocidad de circulación de flujo.
En los resultados obtenidos en el ensayo de pérdidas por fricción se observa una diferencia considerable al comprobar los valores de f laboratorioy los f teorico esto se debe a que no todos los datos se tomaron con precisión como por ejemplo errores de toma de altura y longitudes.
22
1. CÁLCULO DE PÉRDIDAS POR FRICCIÓN Y ACCESORIOS EN TUBERÍASPVC PRESIÓN
Al comparar los fobtenidos podemos concluir que el más cercano al f laboratorio
es el f nikurdase, ya que su fórmula está relacionada con el diámetro de la tubería y el coeficiente de rugosidad de este, por esta razón en los tres caudales se repitió el mismo valor.
El número de reino solo cumple en los dos primeros caudales para los f colebrook(4000≤ℜ¿ y f nikurdase(2.3∗104≤ℜ≤3.4∗106¿ ya que para estos casos la velocidad fue alta generando un numero de reino alto.
El f blaisus solo cumple para el tercer caudal debido a que la velocidad para este caso fue muy baja, es decir, a menor velocidad menos turbulencia y por lo tanto menor va a hacer el reino.
k calculados Q1 Q2 Q3
k laboratoriovalvulabola −0.157 −0.172 −0.1730k teoricovalvula debola 0.22 0.22 0.22k laboratoriocodo 90 ° −0.30 −0.303 −0.302k teoricocodo 90 ° 0.81 0.81 0.81
k laboratoriovalvula cortina −0.181 −0.179 −0.176k teoricovalvula cortina 1.4 1.4 1.4
El valor de k laboratorio en todos los casos dieron negativos puesto que las perdidas eran muy menores con relación a la longitud con la que ensayo, entonces a mayor longitud aumentaba el valor del lado derecho de la ecuación ht : hf+hl
Tomando como valor absoluto el valor de los k laboratorioconcluimos que el que más se aproximo fue el k de la válvula de bola para tubería de ½” de pvc.
Cabe decir que los distintos accesorios ensayados tienen distintos valores de k , ya que en distintas fuentes investigadas(libros, catálogos, guías) manejan diferentes valores debido de que este valor depende del material y de las especificaciones del fabricante, aunque se estén refiriendo a un mismo modelo( válvula, codo)
23
1. CÁLCULO DE PÉRDIDAS POR FRICCIÓN Y ACCESORIOS EN TUBERÍASPVC PRESIÓN
BIBLIOGRAFÍA
Martínez Saldaña, Yurico. (2011). Pérdida de carga en tuberías y accesorios.
Recuperado de http://es.slideshare.net/yuricomartinez/labo-4-prdida-de-carga-en-
tuberas-y accesorios?next_slideshow=1
Cálculo de pérdidas de carga en tuberías. Recuperado de
http://www.miliarium.com/Prontuario/MedioAmbiente/Aguas/PerdidaCarga.asp
24
1. CÁLCULO DE PÉRDIDAS POR FRICCIÓN Y ACCESORIOS EN TUBERÍASPVC PRESIÓN