LABORATORIO DE PRDIDAS EN TUBERIAS Y ACCESORIOS

1. OBJETIVOSOBJETIVO GENERAL Determinar las prdidas de carga que ocurren en tuberas y accesorios y su variacin con los diferentes parmetros que intervienen.OBJETIVOS ESPECIFICOS Conocer la importancia que tienen las prdidas de energa en tuberas y accesorios para que los sistemas hidrulicos funcionen. Determinar grandes prdidas de energa proporcionadas por algunos accesorios.

2. BASE TEORICA

Las prdidas en una tubera representan la prdida de energa de un flujo hidrulico a lo largo de la misma por efecto del rozamiento. Las prdidas de carga en las tuberas son de dos clases: primarias y secundarias. Las perdidas primarias, son las prdidas de superficie en el contacto del fluido con la tubera, rozamiento de una capa de fluido con otras (rgimen laminar) o de las partculas de fluido entre si (rgimen turbulento). Tienen lugar un flujo uniforme sea tramos de tubera de seccin constante. Las perdidas secundarias son las prdidas de forma, que tiene lugar en las transiciones (estrechamiento o expansin de la corriente), codos, vlvulas y en toda clase de accesorios de tubera.

3. APARATOS* Banco de pruebas para perdidas de carga en tuberas y accesorios.* Cronometro.* Probeta.* Recipiente auxiliar.* Flexometro.* Calibrador pie de rey.

4. PROCEDIMIENTOReconocimiento del equipo.Poner en funcionamiento la motobomba, con las vlvulas de paso totalmente cerradas, posteriormente se va abriendo lentamente la vlvula que va hacia elBanco y se toman los respectivos caudales determinando la cada de presin en la placa de orificio.Se leen los P de presin en los manmetros diferenciales de mercurio para cada tramo de tubera y para cada accesorio.Se debe tomar seis caudales diferentes

5. EVALUACIONPara la evaluacin de las prdidas de carga en tuberas utilizamos las formulas de Darcy Weisbach. Para flujo permanente en tubera circular, se adopta de la forma siguiente:

hf= perdidas de presinf= coeficiente de rozamientoL= longitud del tubo de pruebaD= dimetro del nima del tubo (dimetro interior)V= velocidad promedio del fluidog= aceleracin de la gravedadHaciendo: hf= f 22= perdidas por unidad de longitudf/D=C= coeficiente de friccin de resistenciaSe tiene entonces:hf/L= C*22Determinacin del nmero de Reynolds (Re)

V= Velocidad PromedioD= Dimetro del tubo (dimetro interno) = Viscosidad cinemtica (1.15X10-6 m2/s)Q= V*A ; V= , A= 42Datos:Q1= 20 lts/minQ2= 15 lts/minQ3= 10 lts/minD1= 21.7 mm tubera de pvcD2= 13.27 mm tubera de cobreL1= 4.23 mts tubera de pvcL2= 3.1 mts tubera de cobreDexpancion pvc = 33.8 mm internoDexpansion cobre = 15.9 mm interno

6. CALCULOSDatos:L1 pvc = 4.23 mts; L2 cobre = 3.1 mts; D1 pvc= 0.0217 mt ; D2 cobre = 0.0133 mtQ1= 20 Lt/min = 3.33x10-4 m3/seg; Para una tubera completamente abierta Q2= 15 Lt/min = 2.5x10-4 m3/seg; Para una tubera abiertaQ3= 10 Lt/min = 1.67x10-4 m3/seg; Para una tubera abiertaQ= V*A, entonces: V= Q/APara la tubera en pvc: Para la tubera en cobre:V1= ; V1= 0.90 V1= ; V1= 2.40 V2= ; V2= 0.68 V2= ; V2= 1.80 V3= ; V3= 0.45 V3= ; V3= 1.20 Ahora Hallamos las Prdidas Por friccin: ; Donde f= 0.012 Lpvc=4.23 mt Lcobre=3.1 mt hf1= 0.012**; hf1= 0.096 mt hf1= 0.012**; hf1= 0.821 mthf2= 0.012**; hf2= 0.055 mt hf2= 0.012**; hf1= 0.462 mthf3= 0.012**; hf3= 0.024 mt hf3= 0.012**; hf1= 0.205 mt

Haciendo:hf/L= C*; C= ; C= 0.5714/m hf/L= C*; C= ; C= 0.9231/m hf1/L= 0.5714*; hf1/L= 0.024 hf1/L= 0.9231*; hf1/L= 0.257hf2/L= 0.5714*; hf2/L= 0.013 hf1/L= 0.9231*; hf1/L= 0.152hf3/L= 0.5714*; hf3/L= 0.006 hf1/L= 0.9231*; hf1/L= 0.068

Determinacin del nmero de Reynolds (Re)Re= ; = 1.15X10-6 Re1= ; = 16982.609 F. Turb Re1= ; = 27756.522 F. TurbRe2= ; = 12831.304 F. Turb Re2= ; = 20817.391 F. TurbRe3= ; = 8491.304 F. Turb Re3= ; = 13878.261 F. Turb

7. ANALISIS E INTERPRETACION DE RESULTADOSTUBERIAQ(m3/s)V(m/s)H(m)L(m)ReF

PVC3.33X10-42.5X10-41.67X10-40.900.680.450.0960.0550.0244.234.234.2316982.6012831.308491.300.0120.0120.012

COBRE3.33X10-42.5X10-41.67X10-42.401.801.200.8210.4620.2053.13.13.127756.5220817.3913878.260.0120.0120.012

GRAFICA1: H Vs Re (tubera PVC)

GRAFICA2: H Vs Re (tubera cobre)

De la grfica 1 y 2 de H Vs Re, se puede concluir:> H y Re son directamente proporcional, es decir, cuando cuando el valor de Re aumenta, el valor de H tambin aumenta.> El mximo valor que adquiri H fue 0,036 cuando Re adquiere un valor mximo de 7826,09.> El valor mnimo que adquiri H fue 0,00237 cuando Re adquiere un valor mnimo de 2347,89.

GRAFICA3: H Vs , (tubera PVC)

GRAFICA4: H Vs , (tubera Cobre):

De la grfica de H Vs , se puede concluir:Al igual que con el nmero de Reynolds, las perdidas mantienen cierta proporcionalidad con la velocidad al cuadrado sobre dos veces la gravedad, como se observa en la grficas 3 y 4, ambas se mantienen constantes por lo tanto al disminuir o aumentar las perdidas, la velocidad al cuadrado sobre dos veces la gravedad tambin disminuye o aumenta.

8. ACCESORIOS

3.33x10-4 m3/seg2.25x10-4 m3/seg1.67x10-4 m3/seg

ACCESORIOH ( mmhg )H ( mmhg )H ( mmhg )

Recto pvc + 2 codos 45-18.5 (-2.47 kpa)-11.8 (-1.57 kpa)-9.1 (-1.21 kpa)

Llave de globo cobre-190 (-25.33 kpa) -143.9 (-19.18 kpa)-74.7 (-9.96 kpa)

Codos 45 c-1.3 (-0.17 kpa)-0.7 (-0.09 kpa)-0.5 (-0.07 kpa)

Codos 90 c-28 (-3.73 kpa)-22 (-2.93 kpa)-11 (-1.47 kpa)

Codo 90 pvc-18 (-2.40 kpa)-8 (-1.07 kpa)-4 (-0.53 kpa)

Reduc cobre-26 (-3.47 kpa)-19 (-2.53 kpa)-9 (-1.19 kpa)

Exp cobre15.3 (2.04 kpa)11.2 (1.49 kpa)5.3 (0.71 kpa)

Red pvc-13.8 (-1.84 kpa)-6.5 (-0.87 kpa)-3.5 (-0.47 kpa)

Exp pvc6.8 (0.91 kpa)3.6 (0.48 kpa)1.6 (0.21 kpa)

P = g* h ; h= P/g,Se hallaron las prdidas de lo cual se obtuvo la siguiente tabla:

3.33x10-4 m3/s2.25x10-4 m3/s1.67x10-4 m3/s3.33x10-4 m3/s2.25x10-4 m3/s1.67x10-4 m3/s3.33x10-4 m3/s2.25x10-4 m3/s1.67x10-4 m3/s

TUBERIAACCESORIOH ( m ) V (m/s)V^2/2g

cobreLlave de globo-2,582-1.955-1,0152.401.801.200.290.160.07

Codos 45-0,017-0,009-0,007

Codos 90-0,380-0,299-0,150

Reduc. -0,354-0,258-0,121

Exp 0,2080,1520,0721.881.410.950.180.100.05

pvc Recto + 2 codos 45-0,252-0,160-0,1230.900.680.450.040.020.01

Codo 90-0,245-0,109-0,054

Reduc.-0,188-0,089-0,048

Exp 0,0930,0490,0210.390.290.200.0080.0040.002

perdidas tericas

TUBERIA ACCESORO H (MTS)

COBRELlave de globo

Codos 450.11230.0630.0283

Codos 900.48160.27020.1213

Reduc. 0.32110.18010.0809

Exp 0.020.01120.0048

PVCRecto + 2 codos 450.15620.16090.2157

Codo 900.07040.03960.0176

Red0.48160.27020.1213

Exp 0.01650.00940.0039

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Sea notado que las prdidas por friccin son mayores que las prdidas por accesorio y a su vez se observa que el coeficiente va en funcin de la velocidad. O en relacin al dimetro de la tubera con la que se est trabajando por eso vemos las variaciones dadas a partir del incremento de los caudales. El coeficiente de friccin (0.012) con el que se trabajo es un promedio de los calculados a partir de la ecuacin dada

Donde h y Re son directamente proporcionales es decir cuando uno aumenta el otro tambin.Otra de las razones por la cual se trabaj el mismo coeficiente de friccin para ambas tuberas es que las dos presentan la misma rugosidad (0.0015)

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