UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y TEXTIL Escuela Profesional de Ingeniería Química Laboratorio de Operaciones Unitarias I PI 135 B Práctica de Laboratorio N°2 FLUJO DE FLUIDOS Profesora: Ing. Magali Vivas Cuellar GRUPO “B” Condori Llacta, Alex Renzo 2011 Depaz Benavente, Franz Silvano 2011 Flores Gil, Kevin Andrei 20112140C
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍAFACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y TEXTIL
Escuela Profesional de Ingeniería Química
Laboratorio de Operaciones Unitarias IPI 135 B
Práctica de Laboratorio N°2
FLUJO DE FLUIDOSProfesora: Ing. Magali Vivas Cuellar
GRUPO “B”Condori Llacta, Alex Renzo 2011
Depaz Benavente, Franz Silvano 2011
Flores Gil, Kevin Andrei 20112140C
Soto Moreno, Miguel Eduardo 20114003C
Rengifo Gómez, Sheyla Verenice 2011
Lima, 30/04/2015
Contenido
Página
RESUMEN............................................................................................................................................ ii
INTRODUCCIÓN................................................................................................................................. ii
Grafica 4.3.Determinacion de K en accesorios de reducción o aumento de área.
Grafica 4.4.Determinacion de K en válvulas de diferente tipo y tamaño.
3
0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.100.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
0.90
1.00
Coeficiente de perdidas menores (K) en Valvulas
Valvula Globo en tub FG 1"
K = 12.49
Valvula Globo en tub PVC 1"
K = 0.70
Valvula Compuerta en tub FG 1½"
K = 0.47
Valvula Globo en tub FG 1½"
K = 25.77
v^2/2g (m)
hf (m
)
0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.080.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.12
0.14
Coeficientes de perdidas menores (K) por variacion de area
EnsanchamientoK = 0.27ContraccionK = 1.55
v^2/2g (m)
hf (m
)
5. Discusión de Resultados
a. Para el caso en que comparamos los coeficientes de fricción experimentales y teóricos, tenemos: Los valores de fricción experimentales están de mayor a menor valor respecto a los
valores de fricción teóricos (fierro galvanizado de 11/2 plg, fierro galvanizado de 1plg, acero inoxidable y PVC), de acuerdo a la rugosidad relativa de cada tipo de material dado en el diagrama de Moody.
Entre las razones por las que se produce variaciones entre los coeficientes de fricción experimentales y teóricos, tenemos las vibraciones producidas por la bomba centrifuga, alterando el flujo por las tuberías; el desgaste del material, dado que los valores de coeficientes de fricción teóricos ofrecidos en la bibliografía es para tuberías nuevas.
b. Para el caso de los accesorios como son los codos, las válvulas, las contracciones y ensanchamientos, la variación de los valores obtenidos depende de los siguientes factores como son el diseño, la geometría, el diámetro, el tipo de materia y su respectiva rugosidad, el número de Reynolds, entre otros factores; por lo que antes de comparar con los valores de la bibliografía, se debería optar por compararlas con los valores dados por el fabricante de dicho accesorio.
6. Conclusiones
7. Bibliografía
8. Apéndice
8.1. Diagrama de Equipo
4
8.2. Datos de Laboratorio
Tabla 8.2.1.Variación de las pérdidas de carga primarias con el caudal y rugosidad.
- El factor de fricción experimental (f exp) será:
f exp=2.D . g .hfv2. L
- El factor de fricción teórico (f teor) se obtendrá de la ecuación de Colebrook-White empleado para Re>3000 como en nuestro caso, este valor se obtendrá mediante un cálculo iterativo:
- Para calcular la caída de presión total (hf) en metros de agua (m H2O) y posteriormente el factor de fricción experimental (f) en las tuberías y los coeficientes de perdidas menores (K) en los accesorios, se usaron los siguientes datos obtenidos del Perry - Manual del Ingeniero Químico - 6º Edición:
10
Temperatura 27.5 ºCViscosidad H2O 0.000911 Pa.s Tabla 3-312Densidad H2O 996.37 Kg/m3 Tabla 3-28Densidad Hg 13528.71 Kg/m3 Tabla 3-29
Densidad TC (CCl4) 1594.96 Kg/m3 Tabla 3-117Gravedad 9.81 m/s2
- La caída de presión total (hf) medida con la altura del líquido manométrico (ρm) será expresado en altura del líquido que fluye por el sistema de tuberías (ρL), para lo cual se realiza la siguiente conversión:
Por Bernoulli:
P1
ρL . g+v1
2
2 g+Z1−hf=
P2
ρL . g+v2
2
2 g+Z2
Asumiendo: Z1=Z2 v1=v2(Qcte)
hf=P1−P2
ρL . g
- Para el mismo nivel de referencia (NR) P1+ρL . g . L=P2+ρm . g . h+ ρL . g . (L−h )
P1−P2= ρm . g . h− ρL . g . h=g .h . ( ρm−ρL)
P1−P2
ρL . g=hf=h.( ρmρL−1)
- Para determinar el caudal (Q) que circula por el sistema de tuberías se usó el tiempo (t2) tomado del contómetro, debido a que este valor es mucho más exacto para determinar el flujo:
Q (m3/s )=0.01m3
t 2(s)
- La velocidad media del fluido (v) será: v¿
Tabla 8.4.1.Comparacion del factor de fricción experimental (f exp) con el valor teórico obtenido de la ecuación de Colebrook-White (f teor) en tuberías de diferente diámetro
y material para varios flujos volumétricos.
11
NR
Accesorios KCodos 0.75
Tabla 5-14Válvula de Globo 9Válvula de Compuerta 0.17
Ensanchamiento 0.3312 Ecuación 5-130Contracción 0.3413 Tabla 5-13
Tabla 8.4.2.Comparacion del coeficiente de perdidas menores experimental (K exp) con el valor obtenido de tablas (K teor) en codos de diferente tamaño y material.
2 Codos de Acero Inoxidable D = 1” / L = 0.24 m AI + 0.025 m PVCQ
Tabla 8.4.3.Comparacion del coeficiente de perdidas menores experimental (K exp) con el valor obtenido de tablas (K teor) en accesorios de aumento o reducción de área.
Ensanchamiento (A1 < A2) / L = 0.12 m FG 1 ½ “ + 0.085 FG 1”Q
Tabla 8.4.4.Comparacion del coeficiente de perdidas menores experimental (K exp) con el valor obtenido de tablas (K teor) en válvulas de diferente tipo y tamaño para varios flujos
volumétricos.
Válvula de Globo en la tubería de Fierro Galvanizado D = 1” / L = 0.195 mQ Contómetro ΔP hf = ΔP V (m/s) hf prim hf sec V2/2g K exp K exp