INFORME DE PRCTICA DE PRDIDA DE CARGA EN TUBERAS Y ACCESORIOS

1. OBJETIVOS:

Desarrollar las relaciones matemticas en la determinacin de la prdida de carga de una instalacin. Aplicar la ecuacin de Darcy para la instalacin de las prdidas de cargas primarias y secundarias.

2. MATERIALES:

Sistema de prdida de carga compuesto por tuberas y accesorios. Manmetro diferencial con mercurio como lquido manomtrico (est incluido en el sistema de prdida de carga de tuberas y accesorios). Un tanque lleno de agua. Una electrobomba de 1 HP. Cronmetro. Jarra graduada.

3. PROCEDIMIENTOS:

En primer lugar, se tomaron las medidas de longitud total y dimetro de cada sistema. Tambin se cont el nmero de codos en el sistema 1. Como segundo paso, se control el caudal y la presin para ambos sistemas. Por ltimo, se midi el caudal para cada variacin de velocidad en el sistema.

4. RESULTADOS Y DISCUSIONES:

Para el Sistema 1 (Tubo recto + codos de 45).N de medicinh(cm)V(ml)t(s)Q=(V/t)Le

14936005.31677.9661017377.0179792

24835005.17676.9825919364.0475655

34337005.24706.1068702220.4261453

43230505.3575.4716981398.5031374

51020005.12390.625702.4727547

Promedio412.4935164

Cuadro 1. Datos obtenidos mediante la experimentacin en el Sistema 1.

N de medicinP=h*(m-)Re=(4Q)/D Calculado (Ecuacin deducida)

1602615576.45363.6827390.098124565

2590317299.45355.9017680.098056869

35288259145586.3165170.099703214

4393544866.24552.805230.086521055

5122982770.73090.4031410.042373218

Cuadro 2. Valores calculados con los datos de la experimentacin en el Sistema 1.

La variacin del dimetro de la vlvula de paso determin los valores de los caudales, luego al analizar el numero Reynolds observamos que al cerrar ms la llave este parmetro fue disminuyendo (flujo laminar) y al abrirla totalmente aumento (flujo turbulento) afectando directamente la velocidad del fluido.

N de medicinReHrozP=h*(m-)

15363.68274616.0551082602615576.4

25355.90177603.4825549590317299.4

35586.31652540.6197888528825914

44552.80523402.3217033393544866.2

53090.40314125.7255323122982770.7

Cuadro 3. Clculo de la prdida de carga en funcin del Nmero de Reynolds y la diferencia de presiones.

Se observa en la tabla que los nmeros de Reynolds hallados pertenecen a un flujo turbulento, entonces para hallar el factor Darcy utilizamos el diagrama de Moody, o como en nuestro caso lo hallamos mediante la frmula de dicho factor. El rgimen turbulento se presenta a relativas altas velocidades. El principal factor de cada de presin en este rgimen se debe en forma predominante a la rugosidad del tubo. Tambin nos informa que es comn trabajar con un flujo turbulento en sistemas de tuberas.

Grfico 1. Relacin entre la prdida de carga (Hroz) y el Nmero de Reynolds (Re).

Mott (2006). Cuando se tiene un flujo laminar, el fluido parece desplazarse en forma de varias capas, una sobre la otra. Debido a la viscosidad del fluido, se crea una tensin de corte entre las capas del fluido. La energa se pierde del fluido mediante la accin de vencer a las fuerzas de friccin producidas por la tensin de corte. Puesto que el flujo laminar es tan regular y ordenado.

En cuanto a un flujo turbulento, Mott (2006), que en tuberas es ms conveniente usar la ecuacin de Darcy para calcular la prdida de energa debi a la friccin. El flujo turbulento es catico y varia en forma constante.

Los elementos o accesorios deforman la capa lmite, y cada uno de ellos puede generar prdidas de carga equivalentes a la longitud de una tubera (dependiendo del rgimen, tipo de accesorio).

Para el Sistema 2 (Tubo largo).

N de medicinh(cm)V(ml)t(s)Q=(V/t)P=h*(m-)Re=(4Q)/D

13145005.3849.0566038381246589.26717.253619

22431505.23602.2944551295158649.74765.011649

3723005.3433.962264286087939.493433.262961

4215005.12292.9687524596554.142317.802355

Cuadro 4. Datos obtenidos mediante la experimentacin en el Sistema 2.

Re=(4Q)/D Calculado (Ecuacion deducida)

44827.539560.098124565

44762.509280.098056869

46688.224650.099703214

38050.545960.086521055

25828.367520.042373218

Cuadro 5. Valores calculados con los datos experimentales del Sistema 2.

Grfico 2. Relacin entre Factor de Darcy () y Nmero de Reynolds (Re).

Un fluido en movimiento presenta resistencia por friccin al fluir. Parte de la energa del sistema se convierte en energa trmica (calor), que se disipa a travs de las paredes de la tubera por la que circula el fluido.

Como se indica en la ecuacin general de la energa, tales perdidas de energa traen como resultado una disminucin de la presin entre dos puntos del sistema de flujo. La magnitud de la energa que se pierde depende de las propiedades del fluido, velocidad del flujo, tamao de la tubera, acabado de la pared de la tubera y longitud de la misma (Mott, 1996).

Debido a los accesorios presentes en un sistema de flujo de un fluido, stos generan un aumento en el nmero de Reynolds del fluido en mencin. Es por ello, que comprobamos en el Sistema 2 que el nmero de Reynolds disminuy, esto se basa en que en este sistema ya no se utilizaron accesorios, simplemente un tubo recto.

5. CONCLUSIONES:

Se desarrollaron las relaciones matemticas en la determinacin de la prdida de carga de una instalacin.

Se aplic la ecuacin de Darcy para la instalacin de las prdidas de cargas primarias y secundarias.

INFORME DE PRCTICA DE MEDIDORES DE CAUDAL

1. OBJETIVOS:

Determinar las relaciones matemticas en un sistema de flujo con medidor de orificio.

2. MATERIALES:

Anemmetro. Vernier. Sistema medidor de flujo, con orificio. Compresor de orificio.

3. PROCEDIMIENTO:

Como primer paso, medir el dimetro de la manguera, de la tubera y del orificio. Hacer funcionar el compresor de aire y medir la velocidad de aire que sale de la manguera con el anemmetro, controlando la presin con el compresor. Finalmente, tomar datos de la variacin de altura por la cada de presin en el orificio segn el manmetro diferencial.

4. RESULTADOS Y DISCUSIONES:

Dm(m)D(m)d(m)

3.1415926540.00840.0150.0055

Cuadro 1. Valores medidos en el sistema, y el valor de Pi.

Cmh(m)QmQ2 (orificio)

4.70.070.000260460.00080778

6.20.1220.000343590.00034359

2.60.0160.000144090.00014409

50.0980.000277090.00027709

Cuadro 2. Datos medidos y calculados en el Sistema de medidores de caudal.C2 (velocidad del orificio)Q2 (orificio)QmRe=4Qm*/(*Dm*aire)Qm/Q2P=h*(m-)

34.000024090.000807780.000260462606.7616440.32244216683.9016975

44.885918870.001066410.000343593438.7068490.322192011191.942959

16.255120610.000386190.000144091442.0383560.37309235156.320388

40.229371030.000955780.000277092773.1506850.28990784957.4623765

Cuadro 3. Valores calculados del Nmero de Reynolds, del caudal real y de la variacin de presin.

P=h*(m-)Qm

683.90169750.00026046

1191.9429590.00034359

156.3203880.00014409

957.46237650.00027709

Cuadro 4. Valor de la variacin de presin (P) y el caudal real (Qm).

Grfico 1. Relacin entre el caudal real (Qm) y la variacin de la presin (P).

h(m)Qm/Q2

0.070.32244216

0.1220.32219201

0.0160.37309235

0.0980.28990784

Cuadro 5. Valor de la variacin de altura (h) y cociente entre el caudal real (Qm) y el terico (Q2).

Grfico 2. Relacin entre el cociente del caudal real (Qm) y el terico (Q2) y la variacin de altura (h).

QmRe=4Qm*/(*Dm*aire)

0.00026046318857.438

0.0003435924895.0833

0.0001440869015.57977

0.00027708822312.4216

Cuadro 6. Valor del caudal real (Qm) y el nmero de Reynolds (Re).

Grfico 3. Relacin entre el nmero de Reynolds (Re) y el caudal real (Qm).

Re=4Qm*/(*Dm*aire)Qm/Q2

18857.4380.32244216

24895.08330.32219201

9015.579770.37309235

22312.42160.28990784

Cuadro 7. Valor del nmero de Reynolds (Re) y del cociente entre el caudal real (Qm) y el terico (Q2).

Grfico 4. Relacin entre el cociente del caudal real (Qm) y el terico (Q2), y el nmero de Reynolds (Re).

5. CONCLUSIONES:

Se determinaron las relaciones matemticas en un sistema de flujo con medidor de orificio.

BIBLIOGRAFA

Mott, R. 2006. Mecnica de fluidos. Pearson Educacin. Sexta Edicin. Mxico. p.: 202.

Merle, C.; David, W. 2002. Mecnica de Fluidos. 3ra Edicin. Editorial Internacional Thomson Editores, S.A. pg.: 592-593. Mxico. p.: 232-233.

Valiente, Antonio. 2002. Problema de flujo de fluidos. 2da edicin.Grupo Noriega Editores. Mxico. Pg. 195 203.