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)
D